Учебник - Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях (989625), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Температура теплоносителя 150°С. Паропровод проложен в помещении, в котором температура +25°С и скорость потока воздуха w = 2 м/с. Толщина изоляции обеспечивает температуру на ее поверхности 35 0С.РешениеДля вычислить потерь теплоты неизолированным трубопроводом находим суммарный коэффициент теплоотдачи от трубопровода к наружному воздуху:130α = 10 + 6× w = 10 + 6 × 2 = 18,5 Вт/м2×КТогда теплопотери неизолированным теплопроводом составят:QТР = πdα (t нар − t в ) L =3,14×0,108×18,5 ×(150 - 25)×10 = 7842 ВтАналогично для изолированного паропроводаQ’ТР ='πdα (t нар− t в' ) L =3,14×0,108×18,5 ⋅(35 - 25)×10 =627 ВтТогда экономия тепла за год составит:∆Q = (QТР –Q’ТР)×τ = (7842 – 627) × 8760 = 63,2 × 103 кВт×чПример 3.2УсловиеСравните среднегодовое снижение температуры пара в конце паропроводов, проложенных вцехе и вне его на эстакаде и не имеющих внешнего влагоизолирующего слоя изоляции, при следующих исходных данных:1. Параметры перегретого пара на входе в паропроводP1 – давлениеt1 - температураh1 – энтальпияυ1 - удельный объемts1 – температура насыщенияcp - удельная теплоемкость2.
Скорость пара wП3. Длина паропроводаl1- длина паропровода, проложенного в цехеl2- длина паропровода, проложенного вне цеха на эстакаде4. Диаметр паропровода D5. Среднегодовое количество осадков Hос, ммСреднегодовая скорость ветра wв6. Среднегодовые температуры: tвн – внутри цехаtнар<0 ˚С – вне цеха7. Термическое сопротивление изоляции RизВ приближенных расчетах можно принимать температуру стенки внутри паропровода, равнуютемпературе пара, а коэффициенты конвективной теплоотдачи рассчитывать:для цилиндрических поверхностей диаметром до 2 м внутри помещения:α н = 8,1 + 0,045(t стн − t в )где tстн - температура наружной поверхности изоляциидля цилиндрических поверхностей диаметром до 2 м вне помещенияα н = 10 + 6 wвРешение1.
Рассматриваем паропровод, проложенный в цехе1.1 Определим удельный тепловой поток с поверхности паропровода q1Пренебрегаем термическим сопротивлением металлической стенки паропровода.q1 =(t1 − tстн )Rизq1 =(t1 − tвн )1Rиз +αнαн = 8,1 + 0,045(tстн − tвн )Решая совместно приведенные выше уравнения , определяем q1 – удельный тепловой потокс 1 м2 паропровода.1.2 Определим температуру пара в конце паропровода131Q1 = q1 ⋅ F1F1 = π ⋅ D ⋅ l1F1 - площадь поверхности паропроводаG=G1ϑ1⋅ wп ⋅π ⋅ D24- расход пара в паропроводеQ1 = G ⋅ Cp ⋅ (t1 − tвых )Решая совместно последние четыре уравнения, определяем tвых – температура пара на выходе из паропроводаПолученное значение tвых сравниваем с температурой насыщения пара ts1 и делаем вывод овозможной конденсации пара.2.
Рассматриваем паропровод, проложенный вне цехаТак как паропровод проложен вне цеха и не имеет влагоизолирующего слоя изоляции, то наего поверхность будут попадать и испаряться осадки.2.1 Определим количество осадков, попадающих на поверхность паропроводаСчитаем, что осадки попадают только на верхнюю половину паропровода, следовательно,площадь, на которой происходит осаждение, равна:Fосад = D ⋅ l2Объем осадков, попавших на паропровод:Vосад = Fосад ⋅ H осСреднегодовая удельная скорость (на 1 м2) выпадения осадков:U осад =гдеρ водVосад ⋅ ρ водn ⋅ 3600 ⋅ Fосад,- плотность водыn - число часов работы паропровода в году2.2. Определим удельный тепловой поток с поверхности паропровода q2При среднегодовой температуре вне цеха tнар<0°С осадки будут в виде снега.Тепловой поток с поверхности паропровода будет складываться из теплового потока за счетконвекции и сублимации.q2 =гдеrсубл(t1 − t нар )Rиз +1+ U осад ⋅ rсубл ,αн- теплота сублимации льда при температуре tнар (из справочника)α н = 10 + 6 wвРешая совместно последние два уравнения, определяем q2 – удельный тепловой поток с 1 м2паропровода.2.3 Определим температуру пара в конце паропроводаQ2 = q2 ⋅ F2F2 = π ⋅ D ⋅ l2F2- площадь поверхности паропровода132G=G1ϑ⋅ wп ⋅π ⋅ D24- расход пара в паропроводеQ2 = G ⋅ Cp ⋅ (t1 − tвых )Решая совместно последние четыре уравнения, определяем tвых – температура пара на выходе из паропроводаПолученное значение tвых сравниваем с температурой насыщения пара ts1 и делаем вывод овозможной конденсации пара.Пример 3.3УсловиеОцените часовой расход насыщенного водяного пара через неплотности в паропроводе придавлении Р1=1,7 ата, если суммарная площадь отверстий S=15 мм2.РешениеУтечки пара за 1 час составляют: GП = 2,3×S×ϕ×⋅ ρ⋅PПри давлении насыщенного водяного пара P = 1,7 ата, - V = 1,07 м3/кг (по таблицам насыщенного водяного пара).1,7 ⋅ 1,1Давление пара в паропроводе, P == 0,187 Мн/м2.101Тогда плотность пара ρ = V ,1Следовательно, GП = 2,3×15×0,67× 1,07 ⋅0,187 = 9,66 кг/ч.Непроизводительные потери энергии за год составят:∆Q=GП×hП×τ= 9,66×644,5×8760=54,5×106Потери пара даже через небольшие неплотности в течение года приводят к значительным потерям тепловой энергии.
Например, утечки пара через отверстие диаметром 1 мм составляют:Абсолютное давление в кгс/см22571015Утечки пара, кг/час0,61,41,92,74,1Утечки пара, т/год512,2172435,5Утечки воды, кг/час4,57,18,41012ЗАДАЧИЗадача 3.1Определите тепловые потери с 10 м2 неизолированной плоской стенки длиной 20 м и с 10 м2неизолированной трубы диаметром 100 мм, если температура теплоносителя 170°С, температуравоздуха +20°С и скорость ветра w = 3 м/с (пластина и труба омываются воздухом в продольном направлении). Степень черноты поверхности стенки и трубы принять равной 0,8.Задача 3.2Сравните годовые потери тепла при отсутствии тепловой изоляции парового коллектора диаметром 340 мм и длиной 3 м, если он находится а) в помещении с температурой воздуха +23°С ; б) наоткрытом воздухе при наружной температуре +23°С и скорости ветра w = 1 м/с. Температура пара190°С. Число часов работы 8500.Задача 3.3Определите часовую утечку пара через отверстия в диапазоне d=0,3÷5,0 мм при давлении впаропроводах Р=1,5÷5,0 кгс/см2.Задача 3.4Определите годовую экономию тепловой энергии от изоляции сборника конденсата.
Температура конденсата tк=950С. Температура на поверхности изоляции tиз=330С. Допустимые потери теплаqП=65 ккал/м2×час. Поверхность изоляции Н=32 м2. Материал изоляции – маты минеральноватные нафенольной связке. Температура окружающего воздуха tв=+250С. Число часов работы τ=7200.Задача 3.5133Определите годовую экономию тепловой энергии от изоляции сборника конденсата.
Температура конденсата tк=950С. Температура на поверхности изоляции tиз=330С. Допустимые потери теплаqП=65 ккал/м2×час. Поверхность изоляции Н=32 м2. Материал изоляции – маты минеральноватные нафенольной связке. Температура окружающего воздуха tв=+250С. Число часов работы τ=7200.Задача 3.6Определите годовые потери тепла теплопроводом диаметром 250 мм и длиной 100 м, если нанем расположены пять единиц неизолированной арматуры и 15 м с уплотнением основного слоя изоляции на 75% (приложение 2). Среднегодовые температуры внутри теплопровода 4000С, поверхностиизоляции 400С, а окружающей среды +60С.
Среднегодовая скорость ветра 3 м/с.Задача 3.7Оцените годовые непроизводительные затраты тепла на 50 м теплопровода наружной прокладки диаметром 800 мм, не имеющего влагоизолирующего слоя и полностью поглощающего атмосферные осадки в виде дождя и снега, если известно время работы 8500 час, температура средывнутри теплопровода постоянна и равна 151,10С, поверхности изоляции 350С, окружающей среды 00С,годовая норма осадков h=150 мм, а средняя скорость ветра 3,0 м/с.
Степень черноты изоляции принять равной 0,8.Оцените доли потерь тепла за счет конвекции, излучения и испарения влаги.Задача 3.8Для условий задачи 3.6 определите толщину слоя изоляции из менераловатных прошивныхизделий марки 200, оптимальную и критическую толщину изоляции, выбрав самостоятельно значениенеобходимых для расчета величин.Задача 3.9Определите кривые потерь тепла неизолированной трубой, проложенной в сухом и влажномгрунте в зависимости от диаметра трубы и глубины ее заложения.Задача 3.10В помещении, температура стен которого tст=200С, проложено 12 м неизолированного паропровода, наружный диаметр которого 350 мм, а температура поверхности tнар=200С, степень чернотыметалла ε=0,8.
Найти годовые тепловые потери за счет излучения и конвекции.Задача 3.11Определите потери тепла от участка горизонтально расположенной трубы и темперу тру водыв конце участка, если известно: расход воды Gв=0,4 кг/с, наружный диаметра трубы d=0,15 м, толщинастенки δст=1 мм, длина участка L=80 м, коэффициент теплопроводности стенки λст=56 Вт/м×К, толщина слоя изоляции δиз=20, коэффициент теплопроводности изоляции λиз=0,046 Вт/м×К, мм. Температура воды в начале участка tв=900С, а температура окружающей среды tо.с=100С1344.
Методы оценки потерь энергии и энергоносителей при проведении энергоаудита.ЗадачаОпределить расход теплоты на отопление жилого кирпичного здания, если объем отапливаемой частиздания по наружному обмеру V =20493 м3; температура воздуха внутри помещений tв = 18 ºС;рр , оттемпература наружного воздуха t н= −26 ºС.Решение.Расход теплоты на отопление здания по укрупненным показателям определяется по формуле:()Qот = (1 + β ) ⋅ q0 ⋅ α ⋅V н ⋅ tв − t нр, от , где β = 0,15 ; для дома с отапливаемым объемом более 20000 м3q0 = 0,32 ; α = 1,08 - поправочный коэффициент для расчетной температуры наружного воздуха 26ºС.Qот = (1 + 0,15) ⋅ 0,32 ⋅ 1,08 ⋅ 20493 ⋅ (18 − (− 26)) = 358368,5 ВтQот = 0,358 МВт = 0,358 ⋅3600⋅ 10− 3 = 0,358 ⋅ 0,86 = 0,308 Гкал/ч4,19Задача.Определить максимальную тепловую нагрузку (по укрупненным показателям) на горячее водоснабжение в жилом здании с расчетным количеством потребителей m = 100 человек.
Температура горячейводы 55°С, температура холодной водопроводной воды в отопительный период 5°С, в летний период15ºC.Решение.Среднесуточный расход теплоты на горячее водоснабжение в отопительный период определяется поформуле:Qгвср,.зс = 1,2 ⋅ m ⋅ a ⋅ (t г − t х , з )с срp , кДж/сут,где a = 105 ÷ 120 кг/(чел-сут) – для жилых зданий квартирного типа, оборудованных ванными;сcpp = 4,19 кДж/(кг·K) - средняя теплоемкость воды;Qгвср,.зс = 1,2 ⋅ 100 ⋅ 120 ⋅ (55 − 5) ⋅ 4,19 = 3016800 кДж/сутСредняя нагрузка на горячее водоснабжение в отопительный период:Qгвср, з =Qгвср,.зс3016800== 34,92 кВт24 ⋅ 3600 24 ⋅ 3600Средняя нагрузка на горячее водоснабжение в летний период определяется по формуле:Qгвср, л = 34,92 ⋅гдеβ = 0,855 − 5⋅ 0,8 = 34,92 кВт55 − 15(для жилищно-коммунального сектора).Расчетная максимальная тепловая нагрузка на горячее водоснабжение:135Qгвр = χ ⋅ Qгвср, з = 2,4 ⋅ 34,92 = 83,8 кВт, где χ - расчетный коэффициент часовой неравномерности, ориентировочно для жилых и общественных зданий принимаютχ = 2,4 .ЗадачаРассчитать расход тепла на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха, если температурар , отнаружного воздуха t н= −26 ºС , а внутри помещений tвр = 18 ºС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
