Учебник - Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях (989625), страница 25
Текст из файла (страница 25)
толщины изоляции приходится от 20 до 30 слоев. В такой изоляциифольга выполняет роль экранов и существенно уменьшает лучистую составляющую в теплопроводности, а за счет вакуума существенно уменьшает теплопроводность воздуха в порах. Поэтому в областикриогенных температур данная теплоизоляция считается наиболее эффективной и находит широкоеприменение на практике.В холодильной технике довольно часто применяется схема хладоснабжения с промежуточным хладоносителем.
(см. рис 1.) данную схему применяют, как правило, тогда, когда источник потребления холодарасполагается на удаленном расстоянии от холодильной станции (расстояние может быть до 1 км.).Схему с промежуточным теплоносителем часто используют в системах кондиционирования воздуха,когда в испарителе холодильной машины охлаждается жидкий теплоноситель циркулирующий в промежуточном контуре и охлаждающий воздушные калориферы находящихся в комнатах помещения.
В данном случае для циркуляции в промежуточном контуре жидкого теплоносителя необходимо дополнительное оборудование (насос, теплообменники и др.) по сравнению со схемой охлаждения воздуха кондиционирования непосредственно в испарителе холодильной машины и подачей этого воздуха в комнатыпомещения. Однако транспортировать тепло жидким теплоносителем выгоднее, чем воздухо-, так какжидкость имеет большую теплоемкость и плотность, чем воздух, и мощность затрачивается на прокачкужидкого теплоносителя меньше, чем для газообразного при одинаковых передаваемых количествах тепла. Схемы с промежуточным теплоносителем довольно широко применяются в различных отрасляхпромышленности, как в области низких, так и высоких температур.2) Энергосбережение за счет уменьшения мощности, затрачиваемой на прокачку теплоносителя.При движении жидкого и газообразного теплоносителя по трубопроводам мощность, затрачиваемая наего прокачку равна:N=G ⋅ ∆P,ρ ⋅ ηн53(1)где G - расход теплоносителя, кг/с; ∆P - гидравлическое сопротивление трубопровода, Па; ρ - плотность,кг/м3; ηн - КПД нагнетательного устройства.Тепло, передаваемое по теплопроводу, равно:Q = G ⋅ Cp ⋅ ∆t ,где Cp- теплоемкость теплоносителя, КДж/(кг·К), ∆t- перепад температур на входе и выходе теплоносителя у потребителя, ºС; N = (G·∆P)/(Cp·∆t ·ρ·ηн)Отсюда следует, что при одинаковых передаваемых тепловых нагрузках Q перепадах температур ∆tмощность, затрачиваемая на прокачку теплоносителя, будет тем меньше, чем выше теплоемкость иплотность теплоносителя при прочих равных условиях.
Поэтому жидкие теплоносители имеют, в этомплане, преимущество по сравнению с газообразными, о чем уже говорилось выше.Общее гидравлическое сопротивление ∆P складывается из потерь на трение ∆Pт , на местные сопротивления ∆Pм и учитывает изменение гидростатического сопротивления системы(для газовых теплоносителей ими можно пренебречь). Следовательно без учета последней составляющей можно записать:∆P= ∆Pт + ∆PмПотери давления на трение∆P= ξ· ((ρ·W2)/2)·(l/d)(2)Где ξ – коэффициент трения;W – скорость, м/с;D – диаметр, м;l – единица длинны, м;потери давления из-за местных сопротивлений:∆Pм=Σ с· ((ρ·W2)/2)(3)Где λм – коэффициент местного сопротивления;Для уменьшения местных сопротивлений в последние годы применяют вместо задвижек шаровую запорную арматуру, которые хотя и дороже ранее применяющихся, но имеют гидравлическое сопротивление на порядок ниже ранее применяемых. |2|Как видно из уравнений (2) и (3) потери давления, а, следовательно, и мощность затрачиваемая на прокачку теплоносителя N зависит прежде всего от скорости, и следовательно от диаметра.
Следует отметить, что увеличение диаметра хотя и уменьшает N но зато увеличивается металлоемкость конструкциии энергозатраты на производство и монтаж трубопровода и т.д. поэтому увеличивая диаметр и уменьшая мощность затрачиваемую на прокачку теплоносителя вместо ожидаемой экономии энергозатратможно получить их увеличение. Обычно скорости движения теплоносителей при их транспортировке потрубам в различных отраслях техники зависят от условий работы и рабочих параметров|4|,|5|. Ниже в таблице 1.1. даны справочные значения скоростей, наиболее часто встречающиеся напрактике.Таблица 1.1.Справочные значения скоростей.НаименованиеСкорость W, м/сГаз при P=20 Мпа0,8÷0,3Газ при P=2,0-3,0 Мпа3÷8Газ при P=0,1 Мпа5÷25жидкость в напорных линиях0,8÷3перегретый пар в паропроводах30÷50(dн<200 мм, P=0,7÷1,4 Мпа)перегретый пар в паропроводах20÷7054(dн >200 мм, P=<5 Мпа)в мазуто- и маслопроводах на напоре0,8÷1,2на сливе0,2÷0,3Следует отметить, что в отдельных случаях, когда особенно остро стоят вопросы энергосбережениямощности затрачиваемой на прокачку теплоносителя, скорости теплоносителей могут существенно отличаться от вышеуказанных и выбираться из технико- экономических показателей всего изделия.
Так накосмические летательные аппараты, где электрическую мощность вырабатывают солнечные батареискорости жидких теплоносителей в системах жизнеобеспечения могут более чем на порядок быть меньше, чем указанно в таблице 1.1. За счет этого существенно уменьшается гидравлическое сопротивлениеи затрачиваемая на прокачку мощность.3) Выбор толщины теплоизоляционного слоя.Толщина изоляции определяется техническими и технико- экономическими соображениями. Технические соображения связаны с тем, что заданная по техническому заданию температура должна иметьстрого определенное значение в определенных точках теплопровода (холодопровода) и должны бытьстрого выдержанны теплопотерь (теплопритоков), при этом могут быть ограничения, когда температураповерхности изоляции не должна превышать строго определенное значение (например 40°С в рабочихпомещениях) или не должна быть ниже температуры точки росы tР при транспортировке по трубопроводу холодоносителя.
Последнее требование связано с тем, что при температуре tР на поверхности теплоизоляции конденсируется влага, которая может впитываться в пористую изоляцию, что приводит кухудшению ее качества. На основании всех технических требований определяется минимальная толщина теплоизоляции.
Вопросы целесообразности разности увеличения ее толщины решается техникоэкономическим расчетом.Рассмотрим перенос тепла через боковую стенку трубы, когда теплообмен между поверхностью изоляции и окружающей средой осуществляется конвективным путем. Выражение для теплового потока имеет вид:q=∆t/Rздесь ∆t – перепад температур между температурой теплоносителя в трубе и окружающей средой, °С;R – общее термическое сопротивление, (м2·К/Вт);Сопротивление R учитывает термическое сопротивление непосредственно изоляции Rк (R=Rи +Rк).Пренебрегая термическим сопротивлением выражение для Rзапишем в виде:R=(dт / 2λ)·ln(dн / dт)+(dт / αdн)Здесь α-ь коэффициент теплообмена между окружающей средой и поверхностью изоляции, Вт / (м2·К);dт – наружный диаметр трубопровода, м;dн – диаметр теплоизоляции, м;При рассмотрении вопросов энергосбережения конкретной трубы, когда известны и фиксированы λ, dт ,α и ∆t встает вопрос о выборе наиболее рациональной толщины теплоизоляции.
Для этого строится зависимость термического сопротивления R от толщины изоляции (диаметр изоляции, вид которой представлен на рис.2.55Следует отметить, что при естественнойRконвекции α зависит от температурыповерхности изоляции, которая меняетсяс изменением dн , однако она меняетсянезначительно и при инженерныхрасчетах может быть вычислена потемпературе теплоносителя. для болееdнточных расчетов проводится итерация.αкрПри малых значениях dн (dн< dкр) термическое сопротивление изоляционного слоя не велико, а термическое сопротивление поверхности значительно. При dн > dкр наоборот, лимитирующей составляющейявляется Rиз , а Rк мало. Из рис.
2. видно, что при dн< dкр увеличение толщины теплоизоляции даетотрицательный эффект, т.е. термическое сопротивление R уменьшается и тепловые потери увеличиваются. В большинстве прикладных задач dн > dкр , т.к. при малых dн температура поверхности обычновысока и не удовлетворяет условиям технического задания.Значение dкр определяется по уравнению | | из условия δR / dкр = 0 и имеет вид dкр=(2 λ) / α .Как уже упоминалось выше по техническому заданию могут иметь ограничения по температуре поверхности изоляции tи .
Эта температура может быть определена из уравнения теплового баланса. При стационарной работе теплопровода тепло передаваемое от горячего теплоносителя с температурой tг кповерхности изоляции с температурой tи равно теплу, которое передается от поверхности изоляции вокружающую среду с температурой t0.
Для однослойной теплоизоляции, пренебрегая термическим сопротивлением стенки трубы получаем:((tг- tи) / ((dт / 2λ)·ln(dн /dт)))=(((tи- t0)·α·dи) / dт)По данному уравнению можно найти минимально допустимый диаметр теплоизоляции, при котором, например, температура поверхности изоляции tи не превышает заданную по техническому заданию.Как уже упоминалось выше, при транспортировке холодоносителя температура поверхности изоляциине должна быть ниже температуры точки росы tр. рассуждая аналогично предыдущему в этом случаеможно получить:((tр- tх) / ((dт / 2λ)·ln(dн /dт)))=(((t0- tр)·α·c) / dт)где tх – температура холодного теплоносителя.Зная значение tр по данному уравнению можно найти минимальный диаметр теплоизоляции dмин прикотором начинается выпадение влаги из воздуха окружающей среды на поверхности изоляции.
Для надежности работы холодопровода необходимо, чтобы диаметр dи был более dмин..56РАЗДЕЛ 7. Энергосберегающие мероприятия в промышленности.7.1.Эффективность использования энергии в отраслях теплоэнергетического комплекса итиповые энергосберегающие мероприятия7.1.Энергосбережение в теплотехнологиях.7.1.1.7.1.2Рациональное энергоиспользование в низкотемпературных технологиях.Тепловая экономичность сушильных установок и приемы ее повышения.7.1.3.Использование теплообменных аппаратов для утилизации тепла ВЭР.7.1.4.Тепловые насосы7.1.5.Способы утилизации теплоты в системах вентиляции и кондиционирования воздуха7.1.1.
Рациональное энергоиспользование в низкотемпературных технологиях.Способы энеросбережения в выпарных аппаратах поверхностного типаВыпарные аппараты получили широкое применение для концентрирования растворов солей и нелетучихжидкостей в химической, пищевой промышленности, промышленности минеральных удобрений. Удаление влаги из растворов в аппаратах большой производительности требует очень значительных энергетических затрат, связанных с подогревом и испарением больших масс жидкости.На современных крупных предприятиях выпаривание ведут в многокорпусных (многоступенчатых) установках непрерывного действия. При этом происходит использование образующегося над раствором такназываемого вторичного пара каждого корпуса в последующих корпусах с более низким давлением вкачестве греющего или с передачей части вторичного пара (экстра-пара) другим тепловым потребителям.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
