Формулы расчета теплопотерь трубопровода

• Выбор оптимального теплового режима работы теплопроводов и разработка эффективных теплоизоляционных конструкций проводится на основе теплового расчёта.
• В задачу теплового расчета входит ре­шение следующих вопросов:
• 1) определение тепловых потерь тепло­провода;

2) расчет температурного поля вокруг теплопровода, т.е.

определение температур изоляции, воздуха в канале, стен канала, грунта;

1. 3) расчет падения температуры теплоно­сителя вдоль теплопровода;
2. 4) выбор толщины тепловой изоляции теплопровода.
3. Для определения теплопотерь теплопроводов необходимо рассчитать общее сопротивление теплопередачи от стенки неизолированного трубопровода через слой теплоизоляции к наружному воздуху.
4. Рассмотрим тепловой расчёт теплопровода теплотрассы, проложенного в непроходном канале.

При наличии воздушной прослойки ме­жду изолированным трубопроводом и стен­кой канала термическое сопротивление теп­лопровода определяется как сумма после­довательно соединенных сопротивлений (рис. 9.2):

                  R = Rи + Rн + Rп.к + Rк + Rгр,             (9.4)

где  Rи, Rн, Rп.к, Rк, Rгр  – сопротивление со­ответственно слоя изоляции, наружной по­верхности изоляции, внутренней поверхно­сти канала, стенок канала, грунта.

Рис. 9.2. Схема однотрубного теплопровода в канале

Величины термических сопротивлений определяют в соответствии с основными положениями курса «Тепломасообмен».

Задача теплового расчета многотрубно­го теплопровода в канале сводится в первую очередь к нахождению температуры возду­ха в канале. Зная температуру воздуха в ка­нале, можно определить теплопотерю каж­дого трубопровода по общим правилам теп­лового расчета трубопроводов, окружен­ных воздухом.

Температура воздуха в канале определя­ется по уравнению теплового баланса. При установившемся тепловом состоянии коли­чество теплоты, подводимой от трубопро­водов к воздушной прослойке канала, равно количеству теплоты, отводимой от воздуш­ной прослойки через стенки канала и массив грунта в окружающую среду.

В результате решения уравнения теплового баланса получаем выражение для температуры воздуха в канале:

здесь и — температуры теплоносителя в подающей и обратной магистралях; — температура грунта.

Удельные тепловые потери, Вт/м, изолированного трубопровода равны:

Рассчитанные по уравнению (9.6) величины теплопотерь сравнивают с нормативными теплопотерями ( прил 8). Если расчетные теплопотери не превышают нормативные, значит, разработанная конструкция теплоизоляции является эффективной.

Снижение температуры теплоносителя вдоль теплопровода определяют из уравнения теплового баланса:

где  — расход теплоносителя, кг/с; — теплоемкость теплоносителя, ; и — температуры теплоносителя в начале и конце участка, ; — длина трассы, м; — удельные линейные тепловые потери, Вт/м.

Из уравнения (9.7) находим:

                            .                                      (9.8)

Задание 7. Рассчитать теплопотери двух теплопроводов, проложенных в непроходном канале.

Заданы: диаметры трубопроводов , толщины изоляции  и ,  температуры теплоносителей  и .

Внутренние размеры канала: ширина  Н,  высота h, толщина стенок b, основания и перекрытия .

Глубина заложения оси трубопроводов ; коэффициент теплоотдачи внутри канала ; коэффициенты теплопроводности: изоляции ;  грунта ; стенок канала ; температура грунта на оси канала ; .

Исходные данные для теплового расчета теплопроводов приведены в табл. 9.1.

Таблица 9.1.

     Численные данные к заданию 7                 

Последняя  цифра шифра	Диаметр тепло-провода	Толщина изоляции, мм	Габариты канала, мм	Предпоследняя цифра шифра	Температура теплоноси-теля,	Заглубление оси тепло-прово-дов , м
1	57 3	80	40	600	450	1	150	70	1,2
2	76 3	80	40	600	450	2	125	70	1,4
3	89 3	90	50	600	450	3	135	70	1,6
4	108 4	90	50	900	450	4	140	70	2,0
5	133 4	100	60	900	450	5	145	70	1,8
6	159 4,5	100	60	900	450	6	130	70	1,3
7	194 5,0	100	60	1200	600	7	135	70	1,5
8	219 6	100	60	1200	600	8	140	70	1,7
9	273 7	100	60	1200	600	9	125	70	1,9
0	325 8	100	60	1500	900	0	130	70	1,4

Пример решения задания 7

Исходные данные. Заданы:    2  изолированных     теплопровода

 проложенные в непроходном канале (рис. 9.3).

• 100 мм; 60 мм; ; ; 700 ; ; ; ; .
• Определить:   и .

Рис. 9.3. Схема двухтрубного теплопровода в канале

1. Порядок расчета
2. I. Подающий теплопровод
3. 1. Определяем термические сопротивления:
4. — изоляции
5. ;
6. — теплоотдачи от поверхности изоляции к воздуху канала:
7. ;
8. — теплоотдачи от воздуха канала к его стенке:
9. ,
10. где внутренний эквивалентный диаметр канала равен:
11. — стенок канала:
12. где наружный эквивалентный диаметр канала:
13. — грунта:
14. ,
15. где эквивалентный диаметр грунта
16. (здесь коэффициент теплоотдачи от грунта к наружному воздуху).
17. II. Обратный теплопровод
18. 1. Определяем термические сопротивления:
19. ;
20. .
21. III. Находим термические сопротивления теплоотдачи:
22. — подающего трубопровода
23. — обратного трубопровода
24. -канала

IV. Определяем температуру воздуха в канале по формуле (9.5):

.

V. Находим теплопотери трубопроводов по формуле (9.6):

• — подающего:
• — обратного:
• Контрольные вопросы:

1.  Охарактеризуйте основные задачи теплового расчета теплопроводов.

2.  Приведите зависимость термического сопротивления от наружного диаметра теплоизоляционной оболочки теплопровода.

3.  Изложите методику расчета температуры воздуха в непроходном канале теплотрассы с двумя теплопроводами.

4.  В чем состоит метод расчета теплопотерь двухтрубного теплопровода, проложенного в непроходном канале?

10. ПАРОВЫЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Как и водяные паровые системы теплоснабжения бывают однотруб­ными, двухтрубными и многотрубными (рис.10.1).

Наибольшее распространение получили двухтрубные паровые системы с возвратом конденсата к источнику тепла (рис.10.1,б). Конденсат от отдельных местных систем теплопотребления собирается в общий бак, расположенный в тепловом пункте, а затем насосом пе­рекачивается к источнику тепла.

Конденсат пара является ценным про­дуктом: он не содержит солей жесткости и растворенных агрессивных газов и позволяет сохранить до 15 % содержащегося в паре тепла. Приготовление новых порций питательной воды для паровых котлов обычно требует значительных затрат, превышающих затраты на воз­врат конденсата.

Запрос о целесообразности возврата конденсата к источнику тепла решается в каждом, конкретном случае на основании технико-экономических расчетов.

Многотрубные паровые системы (рис.10.1,в) применяются на про­мышленных площадках при получении пара от ТЭЦ и в случае, если технология производства требует пара разных давлений.

Затраты на сооружение отдельных паропроводов для пара разных давлений ока­зываются меньше, чем стоимость перерасхода топлива на ТЭЦ при от­пуске пара только одного, наиболее высокого давления и последующе­го редуцирования его у абонентов, нуждающихся в паре более низкого давления.

Возврат конденсата в трехтрубных системах производится по одному общему конденсатопроводу.

1.  На крупных промышленных узлах, объединяющих несколько пред­приятий, сооружаются комплексные водяные и паровые системы с по­дачей пара на технологию и воды на нужды отопления и вентиляции.
2. На абонентских вводах систем кроме устройств, обеспечивающих передачу тепла в местные системы теплопотребления, большое значе­ние имеет также система сбора конденсата и возврата его к источнику тепла.
3. Поступающий на абонентский ввод пар обычно попадает в распре­делительную гребенку, откуда непосредственно или через редукцион­ный клапан (автомат давления «после себя») направляется к теплоиспользующим аппаратам.

Схемы сбора конденсата бывают открытыми и закрытыми. Наибо­лее простая открытая схема сбора конденсата представлена на рис.10.2. По этой схеме конденсат от теплоиспользующего аппарата 2 проходит конденсатоотводчик 3, т. е.

прибор, пропускающий жид­кость и не пропускающий пара, и попадает в бак сбора конденсата 4, который через особую трубу 1 сообщается с атмосферой.

Из бака конденсат насосом 5 перекачивается к источнику тепла или в случае однотрубной системы направляется на использование потребителем.

Рис.10.1. Принципиальные схемы паровых систем теплоснабжения

• а — однотрубной без возврата конденсата; б — двухтрубной с возвратом конденсата; в — трехтруб­ной е возвратом конденсата; 1 — источник тепла; 2 — паропровод; 3 — абонентский ввод;      4 — кало­рифер вентиляции; 5 — теплообменник местной системы отопления; 6 — теплообменник местной системы горячего водоснабжения; 7 — технологический аппарат;               8 — конденсатоотводчик; 9 — дренаж; 10 — бак сбора конденсата; 11—конденсатный насос; 12 — обратный клапан;    13 — конденсатопровод
• Недостатками открытой схемы сбора конденсата являются:
• а) опасность поглощения конденсатом кислорода воздуха, что вы­зывает коррозию конденсатопроводов;
• б) потери в атмосферу пара вторичного вскипания и уходящего с паром тепла.

Рис. 10.2. Открытая схема сбора конденсата

1— паропровод; 2 — теплоиспользующнй аппарат, 3 — кон­денсатоотводчик; 4 — бак сбора конденсата; 5 — насос;                6 — обратный клапан; 7 — атмосферная труба

Наибольшее распространение на практике имеют закрытые схемы сбора конденсата (рис. 10.3).

Конденсат от теплоиспользующего аппарата 2, пройдя конденсатоотводчик 3, попадает в закрытый бак сбора конденсата 5, в котором поддерживается избыточное (по отношению к атмосфере) давление.

При попадании в этот бак высокотемпературного конденсата с t>104°С конден­сат вскипает и образует вторичный пар, который может быть исполь­зован для разных целей, в том числе и для приготовления воды систем горячего водоснабжения.

Установленный на подводке к пароводяному теплообменнику автомат давления «до себя» 11 не позволяет давлению в баке становиться меньше заданной величины. Конденсат, из тепло­обменника через петлю вновь возвращается в бак.

Для этого теплооб­менник необходимо располагать несколько выше бака.

Поступление конденсата в бак может изменяться в течение отопительного периода и в зависимости от режима работы паропотребляющего оборудования, а, следовательно, может изменяться и поступление вторичного пара в пароводяной теплообменник 13.

В связи с этим для обеспечения по­догрева воды в заданном количестве к теплообменнику через регуля­тор температуры 12 подводится дополнительно пар от основного паро­провода. Удаляется конденсат из бака насосом. При быстром опорож­нении бака и образовании в нем вакуума он может быть раздавлен атмосферным давлением.

Во избежание этого к баку через редуктор подводится пар от основного паропровода.

Рис. 10.3. Закрытая схема сбора конденсата

1 — паропровод; 2 — теплоиспользующий аппарат; 3 — конденсатоотводчик; 4 — конденсатопровод; 5 — бак сбора конденсата; 6 — водомерное стекло; 7— конденсатный насос; 8 — обратный клапан; 9, 11 — регуляторы давления «до себя»; 10 — трубопровод пара вторичного вскипания; 12 — регулятор температуры; 13 — пароводяной теплообменник; 14 — водопровод; 15 — горячая вода; 16 — гидравлический затвор

При закрытых схемах сбора конденсата последний не поглощает кислорода воздуха; отсутствуют также непроизводительные потери конденсата и содержащегося в нем тепла. Недостатком закрытых схем является их сложность, а также необходимость четкой увязки количества пара, выделяющегося в баке, с конденсационной способ­ностью пароводяного подогревателя и потреблением нагреваемой в нем воды.

Контрольные вопросы:

1.  Охарактеризуйте виды применяемых паровых систем теплоснабжения.

2.  Каковы особенности открытой схемы сбора конденсата?

3.  Каковы особенности и преимущества закрытых схем сбора конденсата?

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Расчет тепловых потерь в тепловых сетях — Лучшее отопление

Расчёт потерь тепла с трубопроводов тепловых сетей выполнен на основе методики приведенной в СНиП 2.04.14 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов.

Методика расчёта тепловых потерь пригодна для всех трубопроводов, на которые распространяется действие данных норм, за исключением систем с отрицательной температурой рабочей среды.

Расчёт величины тепловых потерь выполнен по нормативной плотности теплового потока через изолированную поверхность трубопровода. В методике использованы табличные данные удельных тепловых потерь с одного метра трубы, приведенные в СНиП. Потери тепла для диаметров труб и температур теплоносителя, не приведенных в таблицах — определены методами интерполяции и экстраполяции.

Расчётные потери тепла трубопроводами тепловой сети определяется по формуле:

q – удельная нормативная величина тепловых потерь с одного метра трубы, Вт/м, при средней температуре теплоносителя и заданном количестве часов работы в год, определяется для каждого из диаметров по табличным данным СНиП 2.04.14;

k – коэффициент, учитывающий дополнительные потери тепла с опор трубопровода и арматуры, принимается по табличным данным;

b – коэффициент, учитывающий изменение плотности теплового потока через теплоизоляционный слой из пенополиуретана (ППУ), определяется по СНиП 2.04.14;

l – длина участка трубопровода, м.

Температуру теплоносителя для расчёта потерь тепла в тепловых сетях следует принимать:

• среднюю температуру теплоносителя за год — для непрерывно работающих сетей;
• среднюю температуру теплоносителя за период со среднесуточной температурой наружного воздуха ниже 8°С — для тепловых сетей работающих только в отопительный период.

Расчётные температуры в двухтрубных водяных тепловых сетях при качественном регулировании в зависимости от температурного графика отпуска тепла применяют:

Расчёт потерь тепла с трубопроводов — Тепловых сетей
Программа расчёта потерь тепла трубопроводами Тепловой сети основана на методике приведенной в СНиП 2.04.14 Тепловая изоляция …

Источник: www.ktto.com.ua

Рассмотрим пример расчета теплопотерь.

Потери в тепловых сетях Qтc за отчетный период определяются как сумма теплопотерь с непродуктивной утечкой воды из сети Qут, с продуктивной Qут.пр, и потерь тепла через изоляцию в трубопроводах тепловой сети от границы раздела до узла учета тепловой энергии Qиз.

Значение продуктивной утечки определяется согласно соответствующим актам.

Согласно «Схемы балансового разграничения» у «Потребителя» на балансе находится участок теплосети от места присоединения — тепловой камеры ТК- 2 до дома № 4 условным диаметром Ду65, длина — 118,2 п.м.

Тип прокладки — проходной канал.

Определим по формуле нормативные значения среднегодовых тепловых потерь для этой тепловой сети:

• β — коэффициент, учитывающий местные тепловые потери, потери опор, арматуры, компенсаторов. Определяется согласно СНиП 2.04.07 — 86. Для нашего случая β = 1,2;
• L — длина трубопровода (участка тепловой сети);
• qн = qп + qз — нормативные значения удельных тепловых потерь двухтрубных водяных тепловых сетей при прокладке в проходном канале и количестве часов работы за год меньше 5000;
• 1 ккал / ч = 1,163 Вт.

Согласно графику температур в тепловых сетях 105°С — 70°С среднегодовые температуры теплоносителя (воды) в водяных тепловых сетях принимаем:

Среднегодовая температура воды в системе трубопроводов:

Потери тепловой энергии через изоляцию трубопроводов

Данный расчет отображает нормативные значения потерь, которые не должны превышаться, если изоляция трубопроводов подбиралась в соответствии со СНиП. Реальные значения могут отличаться от нормативных.

Если выполнить утепление трубопроводов IZOVOL или другими современными изоляционными материалами теплопотери через изоляцию будут очень низкими.

Для точного расчета потерь необходимо использовать метод основанный на алгоритме расчета прохождения тепла через цилиндрическую стенку.

Для участка Ду65 длиной 118,2 п.м.:

qн=(29+17)/1,163=39,66 Ккал /м ч (СНиП 2.04.14–88, приложение 4, табл. 4);

Нормированные значения месячных тепловых потерь через изоляцию трубопроводов для тепловой сети вычисляем:

• n — продолжительность работы сети в данном месяце, час;
• Qн ср.р — Гкал/ч.

Расчет тепловых потерь в тепловых сетях при транспортировке тепловой энергии
Потери тепловой энергии через изоляцию трубопроводов.Данный расчет отображает нормативные значения потерь, которые не должны превышаться, если изоляция трубопроводов подбиралась в соответствии со СНиП.

Источник: teplokom.com.ua

Здравствуйте, друзья! Расчет тепловых потерь трубопроводами отопления является важным и нужным расчетом, так как позволяет в цифрах определить количество тепла, теряемого в трубах отопления.

Также этот расчет важен по той причине, что теплоснабжающие организации включают потери тепла через трубопроводы в оплату теплоэнергии, в том случае если прибор учета тепловой энергии не находится на границе балансовой принадлежности, а от границы раздела до прибора учета тепла есть участки теплотрассы на балансе потребителя тепла.

Вообще, надо сказать, что расчет этот довольно трудоемкий. Ниже приведен пример расчета тепловых потерь трубопроводами отопления. Расчет производится согласно Приказа Министерства энергетики РФ от 30 декабря 2008 г.

N 325 «Об утверждении порядка определения нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии, теплоносителя» и методических указаний по составлению энергетической характеристики для систем транспорта тепловой энергии по показателю «тепловые потери» СО 153-34.20.523-2003, Часть 3.

Изоляционный материал: скорлупы минераловатные оштукатуренные,

δ- толщина изоляции = 0,05 м,

α – коэффициент теплоотдачи от изоляции трубопровода к воздуху канала, принимается согласно приложению 9 СНиП 2.04.14-88 равным 8 Вт/(м2 °С),

αв – коэффициент теплоотдачи от воздуха к грунту, принимается согласно приложению 9 СНиП 2.04.14-88 равным 8 Вт/(м2 °С),

• H – глубина заложения до оси трубопроводов, м,
• Ø – наружный диаметр трубопровода = 0,076 м,
• L – длина трассы = 60 м,
• b – ширина канала теплосети = 0,9 м,
• h — высота канала теплосети = 0,45 м,

tпср.г. – средняя за отопительный сезон температура теплоносителя в подающем трубопроводе = 65,2 °С,

1. tоср.г — средняя за отопительный сезон температура теплоносителя в обратном трубопроводе= 48,5 °С,
2. tгрср.г — среднегодовая температура грунта = 4,5 °С,
3. λгр – коэффициент теплопроводности грунта = 2,56 Вт/(м °С).
4. Коэффициент теплопроводности изоляции:
5. λиз = 0,069+0,00019*((56,85+40)/2) =0,07820075 Вт / (м °С).
6. Термическое сопротивление теплоотдаче от поверхности изоляции в воздушное пространство:
7. Rвозд = 1 / (π * α * (Ø + 2δ)) = 1 / (π * 8 * (0,076 + 2 * 0,05)) = 0,2262 (м °С) / Вт.
8. Эквивалентный диаметр сечения канала в свету:

Øэкв. = 2 * h * b / (h + b) = 2 * 0,45 * 0,9 / (0,45 + 0,9) = 0,6 м.

Термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха в канале к грунту:

Rвозд.кан = 1 / (π * αв * Øэкв.) = 1 / (π * 8 * 0,6) = 0,06631456 (м °С) / Вт.

• Термическое сопротивление массива грунта:
• Rгр = (ln (3,5 * (Н / h) * (h / b) 0,25) / (λгр * (5,7 + 0,5 * b / h)) = (ln (3,5 * (1/ 0,45) * (0,45 / 0,9) 0,25) / (2,56 * (5,7 + 0,5 * 0,9 / 0,45)) = 0,109390664 (м °С) / Вт.
• Температура воздуха в канале:

tкан = (tпср.г./( Rиз + Rвозд) + tоср.г/( Rиз + Rвозд) + tгрср.г/( Rвозд.кан + Rгр)) / (1/( Rиз + Rвозд) + 1/( Rиз + Rвозд) + 1/( Rвозд.кан + Rгр)) = (65,2/(1,1397+0,2262) + 48,5/(1,1397 + 0,02262) + 4,5/(0,066 + 0,109)) / (1/(1,1397 + 0,2262) + 1/(1,1397 + 0,2262) + 1/(0,066 + 0,109)) = 15,195 °С.

Среднегодовые часовые удельные тепловые потери qр (Вт / м):

qр = (tкан — tгрср.г) / (Rвозд.кан + Rгр) = (15,195 – 4,5) / (0,066 + 0,109) = 61,1 Вт = 52,55 ккал/час.

Часовые тепловые потери при среднегодовых условиях работы тепловой сети:

Qнорм ср.г. = Σ (qр *L *ß) * 10-6 , Гкал/час,

где ß – коэффициент местных потерь (1,2 для Ø < 150 мм);

Qнорм ср.г. = 52,55 *60 *1,2 * 10-6 = 0,0038 Гкал/час.

1. Количество дней : (n)
2. В мае принята 1-я половина – 15 дней.
3. В сентябре принята 2-я половина – 15 дней

Qиз мес = Qнормср.г. *(( tпср.м + tоср.м — 2* tгрср.м) / (tпср.г + tоср.г – 2* tгрср.г)) * 24 * n.

• Qиз сентябрь = 0,0038 * ((65 + 51,9 – 2 * 13,6) / (65,2 + 48,5 – 2 * 4,5)) * 24 * 15 = 1,17 Гкал;
• Qиз октябрь = 0,0038 * ((65 + 51,4 – 2 * 8,9) / (65,2 + 48,5 – 2 * 4,5)) * 24 * 31 = 2,5 Гкал;
• Qиз ноябрь = 0,0038 * ((65 + 50– 2 * 5,1) / (65,2 + 48,5 – 2 * 4,5)) * 24 * 30 = 2,74 Гкал;
• Qиз декабрь = 0,0038 * ((79 + 56,2– 2 * 3,0) / (65,2 + 48,5 – 2 * 4,5)) * 24 * 31 = 3,5 Гкал;
• Qиз январь = 0,0038 * ((75,3 + 54,2– 2 * 1,6) / (65,2 + 48,5 – 2*4,5)) * 24 * 31 = 3,4 Гкал;
• Qиз февраль = 0,0038 * ((80,2 + 56,9– 2 * 0,9) / (65,2 + 48,5 – 2*4,5)) * 24 * 28 = 3,3 Гкал;
• Qиз март = 0,0038 * ((65 + 49,6– 2 * 0,5) / (65,2 + 48,5 – 2*4,5)) * 24 * 31 = 3,1 Гкал;
• Qиз апрель = 0,0038 * ((65 + 51,3– 2 * 0,9) / (65,2 + 48,5 – 2*4,5)) * 24 * 31 = 3,0 Гкал;
• Qиз май = 0,0038 * ((65 + 52– 2 * 4,1) / (65,2 + 48,5 – 2*4,5)) * 24 * 15 = 1,42 Гкал.
• Суммарные потери тепловой энергии через изоляцию
• Совсем недавно я выпустил программу для расчета потерь в тепловых сетях, где максимально автоматизировал процесс расчета теплопотерь трубопроводами отопления.
• Мою программу расчета теплопотерь в тепловых сетях можно

=======>>> посмотреть здесь .

Программу можно получить и напрямую, написав мне через форму обратной связи на моем сайте. В этом случае предусмотрена скидка.

Расчет потерь в тепловых сетях, Потери в тепловых сетях, Блог инженера теплоэнергетика
Как рассчитываются потери в тепловых сетях

Источник: teplosniks.ru

Проведен анализ возможности измерения потерь в тепловых сетях . Предложен способ совершенствования существующей структуры норм потерь через изоляцию трубопроводов путем учета их удельной (на один метр длины трубопровода) теплопроводности. Даны рекомендации по расчёту нормативных потерь тепла через изоляцию трубопроводов тепловых сетей .

CALCULATION OF STANDARD LOSSES OF HEAT THROUGH ISOLATION OF PIPELINES OF THERMAL NETWORKS

The analysis of possibility of measurement of losses in thermal networks is carried out.

The way of perfection of existing structure of norms of losses through isolation of pipelines by their account specific (on one meter of length of the pipeline) is offered heat conductivity.

Recommendations about calculation of standard losses of heat through isolation of pipelines of thermal networks are made.

Расчет нормативных потерь тепла через изоляцию трубопроводов тепловых сетей – тема научной статьи по жилищно-коммунальному хозяйству, домоводству и бытовому обслуживанию читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка
Проведен анализ возможности измерения потерь в тепловых сетях. Предложен способ совершенствования существующей структуры норм потерь через изоляцию трубопроводов путем учета их удельной (на один метр длины трубопровода) теплопроводности. Даны рекомендации по расчёту нормативных потерь тепла через изоляцию трубопроводов тепловых сетей.

Источник: cyberleninka.ru

Различают два вида потерь в тепловых сетях: с тепловыделением и от утечек теплоносителя, которые определяются конструкцией сети, ее состоянием и условиями эксплуатации.

Потери с тепловыделением. Существующие нормы потерь тепла в трубопроводах определяются значениями среднегодовых температур теплоносителя и окружающей среды.

1. Значения удельных потерь тепла при максимальных и других заданных температурах теплоносителя и соответствующей температуре окружающей среды определяют по формуле (4.1)
2. q1 = , ккал/(ч м), (4.1)
3. где q1норм — нормы потери тепла на 1 м теплопровода в зависимости от диаметра, способа прокладки и теплоносителя (определяются по прил. 5 и 6) при среднегодовой температуре теплоносителя tcp, ккал/(ч м);
4. q1 – удельные потери тепла 1 м теплопровода при заданной температуре теплоносителя t, ккал/(ч м);

tокр. ср. г – среднегодовая температура окружающей среды, при которой заданы нормы потерь тепла, °С;

tокр. ср – фактическая среднегодовая температура окружающей среды, °С.

При подземных прокладках в непроходных каналах температура окружающей среды принимается равной температуре воздуха в канале.

При подземной бесканальной прокладке температура окружающей среды равна температуре грунта на глубине заложения трубопровода. При надземной прокладке температура окружающей среды равна температуре наружного воздуха.

• Температурный расчетный (максимальный) график подачи теплоносителя от ЦТП и котельных для прямых и обратных магистралей равен соответственно:
• tподтн рас = 95 °С и tобртн рас = 70 °С.
• Температурный график среднегодовых температур подачи теплоносителя для прямых и обратных магистралей равен соответственно:
• tподтн ср = 59 °С и tобртн ср = 47 °С.
• Для трубопроводов надземной прокладки температура окружающей среды, при которой заданы нормы потерь тепла, равна среднегодовой температуре окружающей среды за отопительный период.
• Для трубопроводов подземной прокладки в непроходных каналах температура окружающей среды, при которой заданы нормы потерь тепла, принимается равной:

tпкокр. ср. г =

Для трубопроводов подземной не канальной прокладки температура, при которой заданы нормы потерь тепла, равна среднегодовой температуре грунта и составляет для средней полосы России (на глубине 0,8 м):

tпбокр. ср. г = °С.

1. Расчетные (минимальные) температуры окружающей среды равняются:
2. для трубопроводов надземной прокладки
3. для трубопроводов подземной прокладки в непроходных каналах

tнокр.ср = 40 °С; tпкокр. рас =

для трубопроводов подземной бесканальной прокладки

(средняя зимняя температура грунта на глубине 0,8 м).

С учетом вышеизложенного, формулы для определения потерь тепла тепловыделением приведены в прил. 7.

Для расчета максимальных часовых потерь используются максимальные удельные потери q1макс, для расчета средних часовых потерь -средние удельные потери qlcp.

Таким образом, исходными данными для расчета потерь тепла тепловыделением рассматриваемых сетей являются удельные потери тепла и суммарные длины участков трасс с учетом способов прокладки.

Потери тепла с утечкой теплоносителя. Среднечасовая величина утечки за год принимается равной 0,25% от объема воды в трубопроводах тепловой сети и присоединенных к ним местных систем отопления зданий.

Расчетная (максимальная) часовая величина утечки, учитывая возможные колебания в течение года в зависимости от режима работы системы, принимается равной 0,5% от всего объема теплоносителя. Объем воды в трубопроводах тепловой сети определяется в зависимости от их протяженности и диаметра по сводной специфики.

Удельный объем воды в трубопроводах в зависимости от диаметра приведен в прил. 8. Для трубопровода с другим диаметром удельный объем можно определить по выражению

• V1тр = , м3/км, (4.2)
• Ду – условный диаметр, мм.
• Удельный объем воды в системах отопления зданий по всему объекту на 1 Гкал/ч суммарного расчетного расхода тепла принимается равным:
• для жилых районов – 30 м ;
• для промышленных предприятий – 15 м3.
• Годовые потери тепла с тепловыделением и утечкой за отопительный сезон, Гкал, рассчитываются по формуле
• = ( + ) tот 20 10-6 (4.3)
• где tот – продолжительность отопительного сезона.

Расчет потерь тепла в тепловых сетях
Различают два вида потерь в тепловых сетях: с тепловыделением и от утечек теплоносителя, которые определяются конструкцией сети, ее состоянием и условиями эксплуатации. Потери с тепловыделением. Существующие нормы потерь тепла в

Источник: students-library.com

  Расчет теплоизоляции Поделитесь статьей в соц. сетях:

Расчет тепловых потерь трубопровода

Для эффективного отопления жилых и коммерческих зданий, а также помещений другого назначения необходимо обеспечить достаточное количество тепловой энергии, а для этого нужно обязательно учитывать потери тепла в трубопроводе. Для реализации данной задачи специалисты регулярно проводят расчёты потерь тепловой энергии. За основу расчётов берутся различные формулы, но наиболее часто учитывается методика, приведённая в СНиП 2.04.14 (касается тепловой изоляции трубопроводов). Формулу, описанная в указанном нормативном документе, можно использовать для любых видов трубопроводов (исключением являются сети по транспортировке жидкостей и газов с температурой ниже 0 °С).

Как осуществляется расчёт тепловых потерь

Расчёты потерь тепловой энергии выполняются с учётом плотности исходящего теплового потока через изолированные поверхности трубопроводов.

Для определения нужного параметра мы будем пользоваться табличными данными из методического пособия СНиП в расчёте на один метр трубы.

Расчёт тепловых потерь для труб иного диаметра и теплоносителей с иной температурой, которые не приведены в таблице, осуществляется при помощи методов интер- и экстраполяции.

Расчётные потери тепловой энергии трубопроводом определяются по формуле:

Q = q · L · K · B,

• где q – значение удельной нормативной тепловой потери трубы длиной 1 метр, Вт/м (учитывается средняя температура теплоносителей и заданное количество годовой эксплуатации трубопровода – параметр определяют для каждого диаметра на основе табличных данных СНиП 2.04.14);
• K – коэффициент, указывающий на степень дополнительных потерь тепла с опорных частей трубопроводов и запорной арматуры (берутся табличные данные);
• B – коэффициент, указывающий на изменения плотности тепловых потоков через пенополиуретановую теплоизоляцию (для определения используются табличные значения СНиП 2.04.14);
• L – общая длина трубопроводной сети, м.

Для выполнения расчётов необходимо определить температуру теплоносителей:

• среднее значение температуры транспортируемой жидкости или газа за календарный год (для непрерывно работающей тепловой сети);
• среднее значение за период, когда среднесуточная температура окружающей среды опускается ниже +8 °С (для тепловой сети, работающей в период отопительного сезона).

В случае с двухтрубной водяной тепловой сети берут такие расчётные значения температуры:

• при температурном графике 180-70 по ДБН В.2.5-39 (трубы) / СНиП 2.04.14 (изоляция трубопроводов): +100 градусов на подачу, +50 на обрат;
• 150-70: +90, +50;
• 130-70: +65, +50;
• 95-70: +55/+65, +50;
• 80-50: +45 подача, +50 обрат.

Подобные расчёты не отображают фактические потери тепловой энергии, а только предназначены для определения нормативной величины, которую нельзя превышать согласно СНиП.

Способы снижения тепловых потерь

Помимо расчётов, также важно спланировать и принимать меры по снижению потерь тепла в трубопроводах. Для этих целей можно выполнять такие задачи:

• периодически проверять состояние трубопроводов;
• периодически осушать каналы;
• менять ветхие и часто повреждаемые участки труб;
• прочищать дренажи;
• наносить / восстанавливать антикоррозионное, тепло- и гидроизоляционное покрытие;
• повышать pH транспортируемой воды;
• обеспечить качественную водоподготовку подпиточной жидкости;
• организовать электрохимзащиту трубопровода;
• восстанавливать гидроизоляцию на стыках между плитами перекрытия;
• обеспечить вентиляцию каналов;
• устанавливать сильфонные компенсаторы;
• применять улучшенную трубную сталь и неметаллические трубопроводы;
• в реальном времени определять фактические потери тепла с помощью устройств учёта тепловой энергии;
• усилить надзор при аварийно-восстановительных работах;
• использовать для теплоснабжения потребителей не центральные, а индивидуальные тепловые точки.

Как произвести расчет тепловых потерь трубопроводов

Определение потерь тепла при транспортировке теплоносителя является задачей, результаты которой влияют на правильный выбор источника теплоэнергии. Определение действительных потерь тепловой энергии трубопроводами и сравнение их со стандартными величинами позволяет своевременно произвести ремонт теплотрассы с заменой труб или их теплоизоляции.

Факторы, влияющие на потери тепла трубопроводом

По существующим методикам в расчетах нормативных потерь тепла учитываются длина и диаметр трубопровода, температура носителя, температура окружающей среды.

Значения относительных потерь тепла приводятся к величинам, кратным пяти.

Данная методика мало соответствует действительности, поскольку не берет в расчет реальное состояние изоляции трубопроводов и утечки самого теплоносителя. (См. также: Монтаж твердотопливных котлов своими руками)

Однако, даже получив уточненные благодаря учету всех величин данные на всей протяженности значительной по длине трассы, нельзя говорить о достоверности этих данных для конкретного участка трубопровода.

Помимо основных параметров: протяженности и диаметра трубопровода, температуры носителя, воздуха и грунта, состояния изоляционного покрытия, на величину тепловых потерь существенное влияние оказывают скорость движения теплоносителя по трубе и количество и мощность потребителей, которые подсоединены к трассе. В случае наличия в системе мелких, находящихся на значительных расстояниях потребителей, потери тепла ощутимо возрастают. А компактная с несколькими крупными потребителями система практически не имеет теплопотерь.

Поэтому, если произведенный расчет тепловых потерь трубопроводов показывает значительные теплопотери для удаленных мелких потребителей, то целесообразной становится задача перевода таких сооружений на индивидуальное отопление. Эта методика также дает возможность определить участки наибольших потерь и показать экономический эффект от замены данного участка трубы. (См. также: Суммарные теплопотери на нагревание)

Установка теплосчетчиков – обеспечение точности расчетов

Подобное обследование теплопотерь точнее и удобнее всего производить при наличии у потребителей, хотя бы у большинства из них, теплосчетчиков. Самым приемлемым вариантом является теплосчетчик с почасовым сохранением данных в архиве.

Полученная благодаря счетчикам информация позволяет легко определить температуру теплоносителя в различных точках сети и его расход.

Проведенные обследования и сравнение полученных данных показывают, что трубопроводы, проложенные в непроходных каналах и находящиеся в эксплуатации более 15 лет, имеют теплопотери, в 1,5 – 2 раза превышающие нормативные величины.

Эти результаты действительны для труб, на которых нет видимых повреждений. А трубопроводы с видимыми повреждениями имеют теплопотери, в 4 – 6 раз превосходяшие величины, заложенные нормами.

Формула расчета величины теплопотерь

В качестве расчетной можно предложить формулу, учитывающую наличие теплоизоляции, ее толщину и физические свойства. (См. также: Выбор тёплого пола)

• Q = 2π*Ктп*L*(Tr – Tu)/Ln* (D/d)
• В этой формуле Q – это величина тепловых потерь, Вт; Ктп – коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/м*с; L – протяженность трубопровода, м; Tr – температура теплоносителя; Tu – температура окружающей среды; π – число «пи»; D – наружный диаметр трубопровода с изоляцией; d – наружный диаметр трубы без изоляционного покрытия.
• Данная формула позволяет с достаточно высокой степенью достоверности вычислить величину теплопотерь трубопроводом.