РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА НА ВХОДЕ В ТРУБОПРОВОД

CALCULATION OF THE OPTIMAL STEAM TEMPERATURE AT THE PIPELINE INLET

Saken Bakirov

student, Department of Metallurgy and Metal Science named after S. P. Ugarova, Starooskolsky Technological Institute named after A. A. Ugarov (branch), National Research Technological University " MISiS»,

Russia, Stary Oskol

Timur Narynbaev

student, Department of Metallurgy and Metal Science named after S. P. Ugarova, Starooskolsky Technological Institute named after A. A. Ugarov (branch), National Research Technological University " MISiS»,

Russia, Stary Oskol

Anna Timofeeva

Scientific supervisor, Candidate of Technical Sciences, Professor of the Department of Metallurgy and Metal Science named after S. P. Ugarova, Starooskolsky Technological Institute named after A. A. Ugarov (branch), National Research Technological University "MISIS",

Russia Stary Oskol

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрен вопрос определения тепловых потерь по тракту паропровода. Анализ применения видов потерь позволил оценить до какого значения можно уменьшать температуру входа пара, чтобы на выходе получить заданную температуру.

ABSTRACT

The article considers the issue of determining the heat losses along the steam pipeline path. The analysis of the application of the types of losses allowed us to estimate to what value it is possible to reduce the temperature of the steam outlet in order to get the set temperature at the outlet.

Ключевые слова: паропровод, температура, потери давления, теплота, потери энергии, изоляция.

Keywords: steam line, temperature, pressure loss, heat, energy loss, insulation.

Целью теплового расчета является решение приведенных параметров:

· нахождение тепловых потерь паропровода;

· вычисление температур слоя изоляции, воздуха в канале, стен канала, грунта;

· вычисление изменения температуры смеси вдоль паропровода;

· подбор толщины слоя изоляции паропровода.

Тепловые потери системы происходят из-за двух составляющих:

1) теплопотерь участков паропровода, не обладающие арматурой и фасонными частями, - линейные потери;

2) теплопотерь фасонных частей, арматуры, опорных систем, фланцев и т.д. – местные теплопотери.

Линейные тепловые потери паропровода:

где Q_л – линейные тепловые потери, Дж/с или ккал/ч;

где  – линейная плотность теплового течения, Вт/м [1, с. 10];

,  – средние за вычисляемый период температуры теплоносителя в наблюдаемом паропроводе и пространства вокруг, ;

l – длина паропровода, м;

 – суммарное линейное термическое сопротивление исследуемого паропровода, мК/Вт;

К – поправочный коэффициент, берущий во внимание подземный вид расположения паропровода (равен 0,6).

Суммарное линейное термическое сопротивление паропровода устанавливается по выражению:

где ,, ,  – термические сопротивления: теплоотдачи от теплоносителя к внутренней поверхности паропровода, теплопроводности стенки паропровода и слоя изоляции, теплоотдачи от внешней части изоляции к пространству вокруг, мК/Вт.

Величина термических сопротивлений ,, ,  вычисляются по выражениям:

где  и  – коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя к внутренней поверхности паропровода и от внешнего слоя теплоизоляции к находящейся вокруг среде, Вт/( К);

,  – коэффициенты теплопроводности стенки паропровода и изоляции, Вт/(м К);

,  – внутренний и внешний диаметры паропровода, м;

 – внешний диаметр слоя изоляции, м;

 – толщина слоя изоляции, м.

Внешний диаметр слоя изоляции находится по выражению:

В результате того, что коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к внутренней поверхности паропровода  гораздо больше коэффициента теплоотдачи от внешней поверхности теплоизоляции к пространству вокруг ,, то есть принимается условие >>, то термическим сопротивлением  возможно не учитывать. Термическим сопротивлением  также можно не учитывать из-за высокой теплопроводности стенки и небольшой ее толщины [1, с. 11].

Тепловые потери фланцев, фасонных частей и арматуры рассчитываются как правило в эквивалентных длинах трубы аналогичного диаметра:

где Q_м - местные тепловые потери, Дж/с или ккал/ч; q – удельные тепловые потери, Вт/м; l_э – эквивалентная длина трубы, м [2, с. 348].

Потери тепла, связанные с утечкой теплоносителя, вычисляются по выражению:

где а – доля утечек теплоносителя;

 – объем теплоносителя в трубопроводе, м3;

 – объемная теплоемкость теплоносителя;

 – средняя температура теплоносителя за расчетный период, ;

 – средняя температура пара за расчетный период, .

где L – длина рассматриваемого участка тепловой сети (подающего или обратного трубопровода), м;

 – внутренний диаметр трубопровода, м [1, с. 12].

Единые средние тепловые потери теплопроводом в расчетное время , Вт, вычисляются по выражению:

где  – линейные тепловые потери по длине теплопровода через наружную поверхность, Вт;

  – местные тепловые потери в фасонных частях, опорных конструкциях, арматуре, фланцах и т.п., Вт;

 – тепловые потери, вызванные потерей теплоносителя через мельчайшие зазоры фланцевых соединений теплопроводов и запорную арматуру, Вт [3, с. 12].

Для определения оптимальной температуры на входе нужно выполнить условия:

Если  ≥  (заданная температура, которую потребитель должен получить), то  мы каждый раз должны уменьшать до тех пор, пока не будет  =

где  – потребление пара на отрезке теплопровода, т/ч; 

 - теплоемкость, Дж/(кг·°С);

и  - температура на входе и на выходе, °С [4, с. 20].

Список литературы:

1.Канев С.Н., Ивашкевич А.А., Лупанос В.М. Расчет теплопотерь в системах теплоснабжения/ С. Н. Канаев // «Ученые заметки ТОГУ», – 2013. – 14 с.

2.Теплофикация и тепловые сети. Соколов Е.Я. Издательство МЭИ. Москва. 2001.- 472с.

3.Кондратьев, А. В.Расчётно-экпериментальное исследование теплогидравлических характеристик теплообменных аппаратов с конденсацией пара внутри труб: диссертация: 05.04.12 / Кондратьев Антон Викторович. – Калуга., 2018. – 109 с.

4.Копко, В. М. Теплоснабжение: учебное пособие / В. М. Копко. – Астрахань: Москва, 2014. –191 с.