ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПОТЕРИ ПО ТРАКТУ ПАРОПРОВОДА

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрен вопрос определения температурных потерь по тракту паропровода. Представлены причины, их решения. Анализ применения видов потерь позволил оценить, как влияют потери на теплообмен.

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

Температурное распределение паропровода влияет на качество пара, которое характеризуется термодинамическими величинами, определяющими энергетическую мощность теплового потока в трубопроводе. Качество пара определяется сочетанием его свойств, дающих максимальное эффективное применение энергетических возможностей пара для проведения механической деятельности или сообщения тепловой энергии в теплообменных устройствах. Качество пара, доставляемого потребителю, должно быть гарантировано: по исполнению технологических операций, удалению недочетов по понижению эффективности выдаваемой продукции; по продуктивному применению энергетической возможности использования пара с наименьшими потерями [1]. При переносе тепловой энергии появляются линейные (Qл) и местные (Qм) потери [2].

Линейные потери энергии определяются по всей протяженности прямых или криволинейных участков трубопроводов, местные потери энергии – расчетами опорных систем, фланцевых сцеплений, запорно-стабилизирующего скелета и других усложненных устройств в данном месте их определения [3]. Данные потери зависят от сложности устройств, через которые проходит пар, от его параметров.  

Потеря энергии при передаче потребителю вызвана падением температуры теплопровода, из-за этого потери теплоты изменяются в зависимости от длины трубопровода. Так, если имеется участок небольшой длины, то понижение температуры теплоносителя происходит на уровне до 5 % от заданного числа. Поэтому уравнение теплового баланса можно представить в виде:

,

где Q - удельные тепловые потери в начальной части теплопровода, Вт;

G - расход пара, кг/ч;

с - теплоемкость пара, кДж/(кг^оС);

 t₁ и t₂ температура пара в начале и конце его длины [4].

Тепловая энергия, поступающая из котельной к теплоносителю, идет на теплоснабжение и на нужды потребителей. При правильно спланированной и гидравлически поставленной системе паропроводов, потери температуры пара не должны составлять  более 5-7%  на расстоянии  не менее 1,5-2 км.  Но в практике они могут превышать значения в 25% и более [5].

Рассмотрим снижение температур, обусловленное температурой пара в конце паропровода, давлением и температурой пара на входе, температурой окружающей среды и доставляемого пара.

В теплопроводах скорость пара на входе имеет значительные величины, но при перемещении носителя по тракту, в зависимости от его длины, она уменьшается. Если же существует конденсация пара, то скорость может вообще оказаться равной нулю. При входе пара в теплопровод пар движется вихреобразно. С конденсацией пара скорость уменьшается на порядок, и вихревой режим может прейти в ламинарный [6].

Авторы [7] показывают, что же уменьшение температуры пара при разных давлениях на входе и выходе показывает изменение температуры на выходе, причем корреляции между этими величинами нет (рис.1) [7].

Рисунок 1- Влияние изменения давления пара на температуру выхода из паропровода

а - изменение температуры при изменении давления пара на выходе из паропровода; б - тоже но при избыточных давлениях на входе в паропровод; в- то же при изменении давления пара по тракту.

Если пар движется по тракту с большой скоростью, то при образовании конденсата образуется кольцевая пленка, при этом часть конденсата уносится паром. Тогда понижается динамическое давление пара, а при этом уменьшается и унос пара. Если скорость пара не велика, то последовательность изменения в движении пара остается, только кольцевая пленка преобразуется в расслоенное течение [9].

Падение температуры определяется в паропроводе в зависимости от температуры и давления на входе по данным авторов [9]  (рис. 2).

Рисунок 2. Зависимость падения температуры пара от давления и температуры пара на входе в паропровод

По данным авторов можно наблюдать переход перегретого влажного пара в сухой за счет потерь на трение в паропроводе, местных потерь, наличия дросселей. А затем сухой пар превращается в насыщенный влажный с уменьшением температуры. Чем больше температура и давление на входе в паропровод, тем больше должно быть сечение его при таком переходе [8].

Уменьшить падение температур в паропроводе можно улучшением теплоизоляции или использовать соответствующие значения температур и давлений пара на входе (рис.2).

Имея диаграмму (рис. 2) можно заранее просчитать уменьшение температуры пара в теплопроводе для более эффективной экономии перегретого пара.

Список литературы:

1. Михайлов С.А. Теплоснабжение Российской Федерации в цифрах.//Новости теплоснабжения, №8, 2002.
2. Методические указания по определению тепловых потерь в водяных тепловых сетях. РД 34.09.255-97. – М.: СПО ОРГРЭС, 1998.
3. Слепченок В.С., Рондель А.Н., Шаповалов Н.Н. Влияние различных эксплуатационных факторов на тепловые потери в бесканальных подземных трубопроводах тепловой сети. / /Новости теплоснабжения, № 6, 2002 г.
4. 4.СНиП 2.04.11-88. «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»/ Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1998.
5. Методические указания по определению расходов топлива, электроэнергии и воды на выработку тепла отопительными котельными коммунальных теплоэнергетических предприятий /АКХ им. К.Д.Памфилова – М.: Стройиздат, 1994. 
6. Бобров Ю.Л. Долговечность теплоизоляционных минераловатных материалов.– М.: Стройиздат, 1987.
7. 7.Витальев В.П.. Бесканальные прокладки тепловых сетей. – 2-е изд. –М.: Энергоатомиздат, 1983.
8. Скворцов А.А., Заверткин И.А. Повышение надежности конструкций подземных тепловых сетей. - М.: Энергоатомиздат, 1986.