ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА ПО ТРАКТУ ТЕПЛОПРОВОДА

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлен вопрос определения температуры пара по тракту паропровода. Можно определить различными методами, но для паропровода на основе теплового баланса наиболее подходит применение уравнения теплового с использованием термических сопротивлений.

Ключевые слова: расчет, потери теплоты, изоляция, тепловой баланс.

При расчетах тепловых установок в теплоэнергетике часто берут за основу их тепловой баланс. Но кроме теплового баланса можно использовать энергетический баланс или применять два вида баланса: тепловой и энергетический.

Если тепловой баланс учитывает только изменения, связанные с теплом и температурой, то энергетический связывает параметры, входящие в тепловой баланс и учитывает еще виды различных потерь в паропроводе. К тому же определяется при этом и качественная картина этих потерь. При транспортировке пара изменяется температура пара в зависимости от потерь энергии по паропроводу. Потери энергии могут быть различными:

- потери на трение, когда местных сопротивлений по тракту незначительно, то ими можно пренебречь, и тогда потери будут определяться только потерями на трение или линейными;

- потери на местные сопротивления, когда трубопровод по длине небольшой, а местных сопротивлений (расширения, сужения, повороты и т.д.) достаточно много, тогда линейными можно пренебречь [1].

Линейные потери зависят от длины паропровода и определяются по формуле:

,

где l-общая длина паропровода,

q –удельные тепловые потери.

Местные потери зависят от количества и вида сопротивлений по длине паропровода: 

Q_м=ql_эф

где q –удельные местные потери;

l_эф.- общая эффективная длина паропровода.

Тогда общие потери энергии по траку определяться:

Q= Q_л+Q_м

При этом температура пара в конце тракта может быть найдена из уравнения [2]

Gc (t₁-t₂) =Q₀-Q,

где t₁ -начальная температура пара, t₂- искомая,

 G- расход пара, с-теплоемкость пара.

Но при небольших потерях не более 3-5%, предполагая, что тепловые потери определяются по начальной температуре и далее по тракту уже не меняются, можно определить из формулы:

,

где ,   G- расход пара, с-теплоемкость пара.

Но данная формула больше подходит к капельным жидкостям и для коротких трубопроводов.

Определить конечную температуру пара в теплопроводе при этих же условиях можно, зная энтальпию и давление в конце паропровода, по таблицам [1].

i₂ = i₁ =

Нельзя брать одинаковые потери по длине паропровода, если паропроводы длинные и неизолированные или слабоизолированные, так как в таком случае потери будут меняться значительно.

Следующий способ расчета основан на теории Гюи-Стодолы [3] по определению потерь работоспособности паропровода:

ΔAL=ΔS,

где Т₀-наименьшая температура пара,

ΔS- приращение энергии.

Если трубы менее 2м в диаметре, потери тепла в окружающую среду равны:

где F- удельные потри тепла, Вт/м;

R- cуммарное термическое сопротивление, которое находится по формуле:

R= R_в+ R_ст+ R_и + R_н,                                                                     (1)

где R_В, R_СТ, R_И, R_Н - соответственно термические сопротивления трубы на внутренней поверхности; стенки трубы, слоя изоляции, наружной поверхности изоляции;

t – температура теплоносителя;

t_о- температура окружающей среды [4]. 

Предполагая, что количество теплоты от пара к поверхности трубы равно количеству теплоты, отданного ее внешней поверхностью окружающей среде, можно определить температуру поверхности изоляции:

= 

t_x =

Изоляция может быть однослойной (рассмотрели выше), двухслойной и многослойной. В таком случае последовательно определяется каждый слой по аналогичным формулам. Если же паропровод проложен под землей, то в этом случае оказывает термическое сопротивление грунта, температуру которого принимают из естественных условий на имеющейся глубине закладки труб. При этом общее термическое сопротивление –это сопротивление слоя изоляции и грунта [4].

= +  

Если однотрубный паропровод, то необходимо подсчитать общее термическое сопротивление, согласно формуле (1), но внести еще дополнительное сопротивление грунта

R,

где  ,  -сопротивления соответственно слоя изоляции, наружной поверхности изоляции, внутренней поверхности канала, стенок канала, грунта.

Далее используя   уравнение теплового баланса, когда тепло от пара к каналу равно теплу, отведенному из канала в грунт[5]:

 Такой метод можно применить для паропровода, проложенного под землей.

Список литературы:

1. Хрусталев Б.М., Кувшинов Ю.Я., Копко В.М. / Теплоснабжение и вентиляция М.: Изд-во АСВ, 2005. -576 с., 129.
2. МУ 34-70-080-84. «Методические указания по определению тепловых потерь в водяных и паровых тепловых сетях» / Союзтехэнерго. – М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1970
3. В. Г. Соловьев, А.И. Орлов, Е.В. Хлытина, Я.О. Мотченко – Йошкар-Ола /Теплоэнергетические системы и энергобалансы промышленных предприятий / Марийский государственный технический университет, 2012. – 117 с.
4. Варфоломеев Ю. М. Отопление и тепловые сети: Учебник / Ю.М. Варфоломеев, О.Я. Кокорин. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 480 с.
5. Кудинов, В. А. Методы решения параболических и гиперболических уравнений теплопроводности / В.А. Кудинов, И.В. Кудинов. - М.: Либроком, 2015. - 282 c.