Потокораспределение трубопроводной системы отопления при частотным регулировании насоса Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 625.068/056:798.863.5 Р.Т. Емельянов, ЮЛ. Липовка,

А.В. Циганкова, Н.А. Барабанщикова

ПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТРУБОПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ПРИ ЧАСТОТНОМ

РЕГУЛИРОВАНИИИ НАСОСА

В статье приведена схема потокораспределения тепловой энергии для трубопроводной системы теплоснабжения. Анализируются результаты исследований системы теплоснабжения трехконтур-ной гидравлической насосной установки с частотным регулированием при различных режимах работы.

Ключевые слова: трубопроводные системы отопления, тепловая энергия, тепловой поток, температура, модуль, потокораспределение.

R.T. Emelyanov, Y.L. Lipovka, A.V. Tsigankova, N.A. Barabanschikova

FLUX-DISTRIBUTIONOF THE PIPELINEHEATING SYSTEM WITH THE PUMPFREQUENCY REGULATION

The scheme of the heat energy flux-distribution for the heat supplypipeline system is given in the article. The research results of the heat supply system of three-contour hydraulic pump installation with the frequency regulation at various operating modesare analyzed.

Key words: pipelineheating systems, heat energy, heat flow, temperature, module, flux-distribution.

Введение. Система теплоснабжения при независимом подключении циркуляционного насоса относится к классу многопараметрических динамических моделей, так как она имеет несколько параметров на входе и на выходе [1, 2]. Входными параметрами являются температура наружного воздуха, температура и давление сетевой воды, поступающей из центрального теплового пункта ЦТП [3]. Выходными будут температура горячего водоснабжения (ГВС) и давление в трубопроводе системы.

Цель исследований. Изучение устойчивости работы трубопроводный системы отопления при различных режимах работы насосной установки с частотным регулированием.

Методика и результаты исследований. Объектом исследований была выбрана трубопроводная система теплоснабжения при независимом подключении циркуляционного насоса. На рис. 1 приведена гидравлическая схема потокораспределения тепловой энергии при различных режимах работы насосной установки с частотным регулированием [4].

Гидравлическая схема трубопроводной системы теплоснабжения выполнена из трех модулей (модуль двухтрубной системы №1, модуль однотрубной системы №2, модуль теплого пола №3) и насосного узла. Модули №1, 2, 3 подключены по независимой и параллельной схеме. В насосном узле был включен частотный насос stratos 30/1-12 с напором Н=3 м, Н=5 м, Н=6 м. Время эксперимента 5 мин при заданной температуре на источнике Т=60°С. Температурные показания измерялись с помощью компьютерной программы, а параметры расхода (в) при помощи встроенного расходомера ТЭМ-104-К, перепад давления измерялся дифференциальными манометрами. На основе измерения параметров трубопроводной системы теплоснабжения тепловые потоки рассчитывались по формуле

с-О-Ъ-Ъ , 4 3600 ' '

где с - коэффициент теплопередачи; в - площадь поверхности излучателя; Т1 - температура излучателя; Т2 - температура окружающей среды.

ВестникКрасГАУ. 2014. № 11

На рис. 2 представлены результаты исследований потокораспределения при подключении модулей

№1, 2, 3.

Рис. 1. Гидравлическая схема потокораспределения тепловой энергии

5,00 4,50 4,00 3,50

I-

со *

С? 3,00

зс

о

8 2,50

>5

0

° 2,00

с

01

1,50 1,00 0,50 0,00

у = 3Е+11Х4 - 4Е+11Х3 + 3Е+11Х2 - 8Е+10Х + 8Е+09 R2 = 0,9888

у = 3Е+10Х4 - 5Е+10Х3 + 3Е+10Х2 - 8Е+09Х + 9Е+08 R2 = 0,987

У =

X Тепловой поток Ц1, кВт

♦ Тепловой поток Ц2, кВт

■ Тепловой поток Ц3, кВт

А Тепловой поток Цист, кВт

■ Полиномиальная (Тепловой поток Ц1, кВт)

у = 2Е+А1Х4- 3Е+11Х< 2Е+11Х2 - 5Е+10Х + 5Е+09 / /& = 0,9202

Г1Х3 + 7Е+10Х2 ■

2Е+09 R2 = 0,969

Полиномиальная (Тепловой поток Ц2, кВт)

Полиномиальная (Тепловой поток Ц3, кВт)

Полиномиальная (Тепловой поток Цист, кВт)

10:04:48 10:06:14 10:07:41 10:09:07 10:10:34

Время ^ мин

Рис. 2. Потокораспределение по модулям №1, 2, 3

Мощность теплового потока в модуле №1 составила 4,7 кВт. На рис. 3 приведены результаты исследований потокораспределения при отключении модуля №1.

7,00

y = -6E+10x4 + 1E+11x3 - 6E+10x2 + 2E+10x 6,00

со

sc

sc о

8 3,00

о е;

2,00 y =

1,00

0,00

2E+09

R2 = 0,9833

V

y = -4E+1()x4 + 7E+10x3 - 4E+10x2 + 1E+10x -

1E+09

R2 = 0,9526

2E+10x4 + 3E+10x3 - 2E+10x2 + 6E+09x -

6E+08

R2 = 0,9833

♦ Тепловой поток Ц2, кВт ■ Тепловой поток Ц3, кВт А Тепловой поток Цист, кВт

-Полиномиальная (Тепловой поток Q2, кВт)

Полиномиальная (Тепловой поток Ц3, кВт)

-Полиномиальная (Тепловой поток Цист, кВт)

10:14:53 10:16:19 10:17:46 10:19:12 10:20:38 10:22:05

Время t, мин

Рис. 3. Потокораспределение по модулям №2, 3

На рис. 4 приведены результаты исследований потокораспределения при отключении модулей №1, 2. 5,00

y = 7E+10x4 - 1E+11x3 + 8E+10x2 - 2E+10x + 4,50 3E+09

^R2 = 0,7778 ^

4,00

0,00

♦ Тепловой поток Ц1, кВт ■ Тепловой поток Ц3, кВт А Тепловой поток Цист, кВт

-Полиномиальная (Тепловой поток Q1, кВт)

-Полиномиальная (Тепловой поток Ц3, кВт)

Полиномиальная (Тепловой поток Цист, кВт)

10:23:31 10:24:58 10:26:24 10:27:50 10:29:17 10:30:43

Время t, мин

Рис. 4. Потокораспределение по модулю №3 184

Вестник^КрасТЯУ. 2014. № 11

На рис. 5 приведены результаты исследований потокораспределения при отключении модуля №4.

3,00

2,50

2,00

о

1,50

>5 О <0 О е;

53 1,00

0,50

0,00

у = -8Е+09

X3 - 1Е+10х2 + 3Е+09х ■

♦ Тепловой поток Ц1, кВт

Тепловой поток Ц2, кВт

11х3 - 7Е+10х2 + 2Е+10х -

+11х3 + 6Е+10х2 - 2Е+10х +

2Е+09

R2 = 0,7852

10:33:36 10:35:02 10:36:29 10:37:55 10:39:22 10:40:48

Время ^ мин

Рис. 5. Потокораспределение по модулям №1, 2

Заключение. Математическая модель трубопроводной системы отопления позволяет моделировать переходные процессы, связанные с изменением режима истечения теплоносителя. Результаты моделирования динамических процессов трубопроводной системы отопления позволили установить влияние скорости потока на недогрев теплоносителя и компенсацию за счет увеличения коэффициента теплоотдачи.

Литература

1. Автушенко Н.А., Леневский Г.С. Анализ частотных свойств динамической составляющей поведения теплоносителя в магистральном трубопроводе // Изв. вузов и энергетических объединений СНГ. -2008. - № 6. - 31 с.

2. Математическое моделирование потокораспределения на тепловых пунктах / Ю.Л. Липовка, В.И. Панфилов, А.Ю. Липовка [и др.] // Энергосбережение и водоподготовка. - 2008. - № 3. - С. 65-67.

3. Пырков В.В. Современные тепловые пункты. Автоматика и регулирование. - 3-е изд. - Киев, 2008. -252 с.

4. Селезнев В.Е., Алешин В.В., Прялов С.Н. Основы численного моделирования магистральных трубопроводов. - М.: Ком-Книга, 2005. - 496 с.