8.2.2. Тепловые потери в тепловых сетях
Тепловые потери в ТС по аналогии с потерями давления рассчитываются по формуле, Вт
Q = Qл + Qм = ql + qlэ = ql (1 + μт), (8.46)
где μт – коэффициент, учитывающий эквивалентную длину изолированных местных сопротивлений (ориентировочно μт = 0,2…0,3). Потери через неизолированные опорные конструкции составляют 10…15 % от Qл. Значительны потери от неизолированной арматуры (12…24 м изолированной трубы того же d) и фланцев (4-5 м на фланец).
Сопоставление уровня потерь изолированного Qи и неизолированного трубопровода Qг производится с помощью коэффициента эффективности тепловой изоляции
ηи = (Qг + Qи)/ Qг = 1 - Qи/ Qг, (8.47)
который в расчётных условиях в зависимости от среднего диаметра ТС, типа прокладки, вида теплоносителя и других факторов может составлять ηи = 0,85…0,95.
8.2.3. Охлаждение теплоносителя в тепловых сетях
Потери теплоты через ТИК в ТС сопровождаются снижением температуры теплоносителя, а при транспорте насыщенного пара – выпадением конденсата. В изолированных трубопроводах с ТИК заводской готовности плотность теплового потока по участкам можно считать постоянной. При этом уравнение теплового баланса с использованием формулы (7.26) имеет вид
Gcp (τ1 – τ2) = ql (1 + μт), (8.48)
откуда
τ2 = τ1 - ql (1 + μт)/Gcp, (8.49)
где G – расход теплоносителя на участке, кг/с; cp – удельная изобарная теплоёмкость теплоносителя, Дж/(кг∙К); τ1, τ2 – температура теплоносителя в начале и конце участка, °С (К).
Транспорт перегретого пара по паропропроводам сопровождается более заметным снижением давления и температуры, чем в водяных ТС. В этом случае более корректен расчёт по аналогичной зависимости, выраженной через энтальпии h1 и h2 (Дж/кг) в начале и конце участка, а τ2 находят по полученному значению h2 с помощью таблиц [11]
h2 = h1 - ql (1 + μт)/G. (8.50)
В протяжённых паропроводах перегретого пара с изношенной ТИК необходимо использовать формулу
τ2 = tо + (τ1 - tо)/е l (1 + μт)/ RGcp, (8.51)
где tо – температура окружающей среды, °С (К); R – суммарное термическое сопротивление ТИК паропровода, (м∙К)/Вт.
К τ2 по (8.51) обязательна поправка на дроссель-эффект Δτд, которая зависит от начальных параметров пара р1 и τ1. При р1 = 0,5-1,5 МПа и τ1 = 300-350 °С Δτд/Δр = (12-14)∙10-6 К/Па, а близко к состоянию насыщения Δτд/Δр = (25-30)∙10-6 К/Па. Следовательно, действительное значение температуры пара в конце участка составит
τ2д = tо + (τ1 - tо)/е l (1 + μт)/ RGcp + Δτд. (8.52)
Совместное решение (8.50) и (8.51) используется при определении длины паропровода, на которой теряется перегрев пара и начинается конденсация пара.
р1 = р2[1+ 2R2 l (1 + α)Tср/(T2 р2)]0,5, (8.53)
где р1, р2 – давление пара в начале и конце участка, Па; R2 – удельные линейные потери давления в конце участка длиной l (м), Па/м; α – доля местных потерь на участке; T2, Tср – температура в конце участка и средняя температура на участке, К. Задача решается графически (рис. 8.7) после построения трёх кривых: 1) τ2д = f1(l) по (8.52), 2) р2 = f2(l) по (8.53) и температуры насыщения пара ts = f3(р2) по [11].
Начиная с l = ls, т.е. с момента перехода перегретого пара в насыщенное состояние, начинается конденсация. Количество выпавшего конденсата Gк при l > ls подсчитывается по формуле, кг/с
Gк = [ql (1 + μт)]/r, (8.54)
где r – скрытая теплота парообразования (Дж/кг) при среднем давлении на участке конденсации рср = 0,5(р1 + р2).
Рис. 8.7. Графический расчёт длины потери перегрева пара
1 – изменение действительной температуры пара; 2 – изменение давления пара; 3 - изменение температуры насыщения пара