Влияние характеристик теплопроводов на эффективность передачи теплоты

Цель работы - знакомство с элементами теплофикационной тепловой сети; расчет тепловых потерь при передаче теплоты от энергетической установки потребителям; сравнительный анализ влияния качества изоляции и типа теплопровода на потери теплоты. Выработка рекомендаций по повышению эффективности передачи тепла.

Работа выполняется в течение 2-х академических часов.

Введение

Рассмотрим передачу теплоты от ТЭЦ к потребителю на примере элементарной тепловой сети, которая дана на рис.6.

Сеть замкнутого теплоснабжения включает источник тепла 1ТЭЦ и пять потребителей N02, N03, N05, N06 и N07, которые связаны между собой двухтрубными теплопроводами. Транспортировка энергоносителя осуществляется с помощью насоса.

Информация о предварительно систематизированных теплопроводах хранится в электронном каталоге труб PIPE.CMD и включает данные о типе теплопровода (код труб), внутреннем диаметре труб, абсолютной величине шероховатости труб, предельной скорости энергоносителя в трубах и коэффициентах тепловых потерь.

Каждому участку тепловой сети в файле исходных данных EDGE.CMD для идентификации присваивается имя (рис.7). В нашем случае s01, s02, ..., s09. Узловым точкам и концам участков, связанным с потребителями тепла, также присваиваются имена (1ТЭЦ, 2станция, 3подача, N01, N02,...). Каждый участок имеет начальную и конечную точки №1 и №2. Кроме того, каждый потребитель характеризуется максимальной тепловой нагрузкой Q_потр,i. Все перечисленные параметры в сочетании с длиной участков и характеристиками теплопроводов, отраженными в каталоге труб, позволяют полностью описать тепловую сеть.

Метод анализа

Вданной работе абсолютные потери тепла определяются на основе предварительно рассчитанных по методике работы №1 индивидуальных значений коэффициентов тепловых потерь, которые затем хранятся в базе данных теплопроводов. Потери тепла одиночной трубой произвольного участка тепловой сети длиной L_i

(4)

где t_п - температура энергоносителя; t_о.с. - температура окружающей среды. В качестве окружающей среды для надземных теплопроводов берется воздух, а для подземных - грунт.

Абсолютные потери тепла в системе теплоснабжения, включающей n участков теплопроводов длиной L, равны

(5)

Эффективность передачи теплоты от источника потребителю характеризуются коэффициентом полезного действия тепловой сети

(6)

где Q_1ТЭЦ - количество тепла отпускаемого ТЭЦ; Q_Σ=∑Q_потр,i ^– количество полезного тепла, полученного всеми i потребителями.

Основное назначение системы ТЭЦ - бесперебойное снабжение потребителей требуемым количеством теплоты Q_Σ необходимого качества. Под качеством понимается поддержание технологического уровня температуры энергоносителя и давления в сети (постоянство расхода).

Проведение расчета

Расчет проводится с использованием основного рабочего файла исходных данных EDGE.CMD и других вспомогательных файлов, содержащихся в каталоге. Расчетные варианты устанавливаются предварительно на каждом компьютере изменением мощности потребителя Q_N08 в файле CONS.CMD и температуры энергоносителя t_1ТЭЦв файле BER.CMD в соответствии с табл.3.

Выполнение работы

1. Для проведения вычислительного эксперимента загрузите программу CONDORS. На рабочем столе монитора найдите значок с имен программы, подведите к нему курсор и дважды нажмите левую кнопку мыши. После появления главной формы нажмите кнопку <Работа№2>.

2. Провести редактирование текущего варианта в файле Edge.cmd в соответствии с табл.4 исходных данных, изменяя код теплопровода. Данные, которые содержатся в файле Edge.cmd и не входят в табл.4, являются константами. Пример файла Edge.cmd с описанием основных идентификаторов дан на рис.7. Для всех участков изменению подлежит только код теплопроводов. Диаметры трубопроводов при этом не меняются и соответствуют примеру на рис.7. Например, если в предыдущем варианте на участке s09 использовались трубопроводы ^′А1-150^′, а требуется применить трубопровод С3, тогда после редактирования получим ^′С3-150^′. Кодировка изменяется таким же образом для всех участков.

3. После редактирования текущего варианта сохранить данные, нажав кнопку <Сохранить>.

4.

Нажатием кнопки <Счет>провести расчет по программе CONDORS с выполнением следующих операций:

4.1. При появлении запроса «Please type file name for output or...» введите имя файла результата расчета 1 и нажмите два раза подряд клавишу <Enter>.

4.2. После появления меню типа расчета выполните пункт «2. Consumpsion, temperatures, ... (Потребление, температуры, ...)». Для этого введите символ 2 и нажмите клавишу <Enter>.

4.3. Затем выполните пункт «6. Heatloss in pipe (Потери тепла в трубопроводах)». Для этого введите символ 6 и нажмите клавишу <Enter>.

4.4. Завершите расчет варианта выполнением пункта меню «1. Stop for output (Стоп для выхода)». Для этого введите символ 1 и нажмите клавишу <Enter>.

4.5. При появлении обратного оператора «FJU>» введите символ q и нажмите клавишу <Enter>.

4.6. После нажатия кнопки <Результат> в окне отображаются результаты расчета текущего варианта.

5. Провести расчет и обработку всех вариантов для трубопроводов A, B и С в соответствии с табл.4 и пп.2-4. Варианты отличаются также свойствами тепловой изоляции согласно табл. 1.

6. Провести сравнительный анализ результатов расчета. Показать, для какого типа теплопровода тепловые потери в сети имеют минимальное значение и на сколько процентов по сравнению с другими теплопроводами при прочих равных условиях. Количественно для теплопроводов A и C показать влияние свойств изоляции на тепловые потери.

Работа № 3