К вопросу выбора способа регулирования отпуска тепла в тепловых сетях Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА Том 89 1957 г.

К ВОПРОСУ ВЫБОРА СПОСОБА РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТПУСКА ТЕПЛА В ТЕПЛОВЫХ СЕТЯХ

Е. Н. ШАДРИН

Количество тепла <3, необходимое для отопительных абонентов при произвольной наружной температуре равно

<} = <?.Я', а)

где —расчетное количество тепла, потребное для абонентов при расчетной наружной температуре I'н и <р—относительная тепловая нагрузка. Величина ее определяется, как

t — f

Здесь —температура внутри отапливаемых помещений.

Для подачи абонентам тепла (3, соответствующего произвольной наружной температуре производят регулирование отпуска тепла. В настоящее время в практике эксплуатации тепловых сетей нашли применение, в основном, три способа регулирования отпуска тепла: качественное, количественное и смешанное, представляющее собой комбинацию из качественного и количественного регулирования.

При качественном регулировании в зависимости от температуры 1Н наружного воздуха изменяется температура tг0p горячей воды, идущей к тепловым абонентам. С повышением 1Н Ьг0р уменьшается. Последнее дает возможность использовать для нагревания воды отъемный пар более низкого давления, что обусловливает большую выработку электрической энергии на тепловом потреблении.

При количественном регулировании Ьг0р остается неизменной в течение всего отопительного периода и равна расчетной температуре Vгор* Изменение отпуска тепла при этом достигается за счет изменения количества теплоносителя. С повышением количество теплоносителя О уменьшается. Уменьшение О требует меньшей затраты мощности на перекачку теплоносителя. Учитывая эхо, во многих тепловых сетях в целях экономии электроэнергии на перекачк/ воды применяют ступенчатый график регулирования.

По нашему мнению, при выборе того или иного способа регулирования отпуска тепла надо учитывать энергетическую эффективность способов. Для этого необходимо рассматривать совместную работу турбины и теплосети.

Мощность, вырабатываемая отъемным паром, выразится следующей формулой:

Д(3) 860

где: О0—количество отъемного пара, кг/час;

к0—располагаемое теплопадение до давления в отборе, ккал/кг\

г\оэ—относительный электрический к. п. д.

Выразив Ыт через относительную тепловую нагрузку, получим:

Мм=-_ ^ (4>

860{¡-о-*к-к0.гы)

Здесь /0—теплосодержание пара перед турбиной, ккал1кг\ tк—температура конденсата отъемного пара, °«С; у\01—относительный внутренний к. п. д. потока пара, идущего в отбор. При качественном регулировании для заданного расчетного теплопотреб-ления ЛРт=/(<р, Л0, <7, и)

При количественном—к0 и Ьк остаются неизменными во всем диапазоне изменения tн. Поэтому выработка на тепловом потреблении Мгт для количественного регулирования зависит только от ср и ,

Для нахождения И0 и Ьк надо определить давление в отборе для различных Давление в отборе Р0тб определяем по температуре насыщения при этом давлении

4 = ^ + 4 (5)

где —температурный напор в подогревателях в °С. Температура tгov = ~/(?) и может быть определена совместным решением уравнения передачи тепла в отопительных приборах и уравнения транспорта тепла.

Из уравнения передачи тепла в отопительных приборах для произвольной

— (6)

ср

где: М;Ср и ЬЁСр—средние температурные напоры в приборах при Ьк и °С;

К и Кг—коэффициенты теплопередачи при Ьн и V ш —ккал—

мЧас°С

Г—поверхность отопительных приборов, М2. Если учесть, что для отопительных приборов А"=С.А£* то уравнение (6) запишется, как

1ср * . (7)

Обозначая среднюю температуру воздуха до и после отопительных приборов через 1в} получим для среднего температурного напора

Ыср = -г°°- (8)

2

С другой стороны, из уравнений транспорта тепла для произвольной tн для качественного регулирования

ср — . ^

^ гор ^ обр

Решая совместно уравнения 7, 8 и 9, получим для Ьгор

где АVс = 1'г0р—V0бр—расчетная разность температур теплоносителя. Следовательно,

^ = <р . Ы'ср+ ^-АГс + Ъ + и ' (11}

На рис. 1 по уравнению (11) изображена зависимость 18 — Для частного примера, когда Д£=5°С, ^ гОр=\Ъ0°Су ^ обр ~ 70°С, V к— — 40° С. На этом же рис. 1 показана зависимость tгop — /(¿я)> построенная по уравнению (10).

В пределах от tm до tHi температура ts изменяется в зависимости от tH в соответствии с уравнением (11). До tHl ts ~ const и определяется минимальным давлением в отборе. В пределах от tH% до tн температура ts также не изменяется и соответствует температуре насыщения при максимальном давлении в отборе.

Для рассматриваемого примера принято изменение давления в отборе от 1,25 ama до 2,5 ama. Давлению в отборе 1,25 ama соответствует горизонтальный участок кривой ts = f{tH) аг&\ максимальному давлению в отборе 2,5 ama соответствует участок кривой в'г'. Таким образом, располагаемый тепловой перепад до отбора, а также температура tK будут изменяться при качественном регулировании лишь в пределах изменения температуры наружного воздуха от tHX до tm. '

По ts определяем давление в отборе для каждой tH и располагаемый тепловой перепад до отбора. На рис. 1 для ранее разобранного примера построены зависимости Р0тб "/(¿я) и h0—f(tH) при качественном регулировании. При количественном регулировании как давление в отборе, так и тепловой перепад до отбора будут неизменными во всем интервале изменения температуры наружного воздуха tH. На том же рис. 1 пунктиром показана зависимость Р0тб — /(¿я) и h0 — f{tH) для количественного регулирования для того же примера.

Пользуясь графиком рис. 1, по формулам (2) и (4) можно определить изменение мощности, вырабатываемой отъемным паром, для качественного и количественного регулирования в зависимости от tH. Так как для количественного регулирования h0 = const И tK = const, ТО зависимость Nm от tH выражается законом прямой линии.

На'рис. 2 дано графическое решение уравнения (4) для качественного

СА мгкал 0

и количественного регулирования при Q = 50-. Из рис. 2 усматри-

яас

вается, что при всех наружных температурах tH> Ьтэц > где ¿уз//—расчетная температура ТЭЦ, Nrm^>N"m. На рис. 3 по кривым рис. 2 построена зависимость

bNm = N'-N" от tu.

9Ю W

TW' 6iQl S/0:

ью-

1 I

Л ку

* & 1

i Л Г

J / /

л

+IQ

-/о

-го

•30

40Í.V

Рис. 2

Переходим к определению мощности, затрачиваемой на перекачку воды. При качественном регулировании количество воды О = const, поэтому мощность в кет на перекачку теплоносителя

N\

S0G*

3,67.10".^ При количественном регулировании

N

i"

S0aaG13

кет.

кет.

3,67. Ю*.-^

Здесь: —приведенное сопротивление головного участка теплосети; О1—расчетное количество теплоносителя, кгчас\ У1Н—к.п.д. сетевого насоса;

(12)

а—— представляет собой отношение расхода воды при произвольной

О'

температуре Ьн к расчетному количеству воды и может быть назван коэффициентом относительного расхода воды.

Кбт.

¡4о<? (200 /ООО' 600

600 4ао 200

—

Ка. 7Ц* /ее щ шр л А ш тЬ

лщ (Ли р<А Г.

4— 1 N > 1 ЩЛГ Нач /есг£ рк ^ч 9

'1- 1

д/ V* V* ч му

1

1 1

■1С

чо

'20

•30

чо

Рис. 3

Величина коэффициента а может быть определена из следующих соображений. Для количественного регулирования относительная тепловая нагрузка

гор ^обр)

С (р г0р Ь 0$р)

а.

гор

^обр

ь гор 1

(14)

обр

Решая совместно уравнения (7), (8) и (14) и учитывая, что для количественного регулирования 1гор — Ргор~соп,вЬу получим для сс:

а =

?гор — ?

1_

. Д^ Ср

(15)

Из уравнения (15) видно, что «—/(?) поэтому и мощность насоса ЛГн — /(ср) = /'(¿«)-

Разность мощностей на перекачку воды при качественном и количественном регулировании составит

■К" „=(!-«*)

3,67.10 Кт\н

Если АЫт ^> ДЛ^, то дополнительная мощность, выработанная на тепловом потреблении при качественном регулировании больше, чем уменьшение мощности на перекачку воды за счет сокращения количества теплоносителя при количественном регулировании. Поэтому для этих условий выгоднее качественное регулирование. Если < ДЛ/Я , то выгоднее количественное регулирование, так как при нем уменьшение мощности на перекачку воды преоб-

ладает над увеличением мощности, вырабатываемой отъемным паром при качественном регулировании.

На том же рис. 3 показана зависимость ДЛ/Н = /(¿я) Для ранее разобранного примера. Для условий данного примера кривые пересекаются в двух точках при — —30°С и 1Н — -}- 7°С, разбивая весь диапазон изменения на три интервала, в каждом из которых с энергетической точки зрения целесообразно применить определенный способ регулирования отпуска тепла. Если наряду с отопительным теплопотреблением есть горячее водоснабжение, то в области высоких наружных температур tн переход на количественное регулирование будет определяться наинизшей температурой воды, идущей на горячее водоснабжение.

В действительных условиях эксплуатации идеального количественного регулирования осуществить нельзя. Обычно изменение количества воды носит ступенчатый характер в зависимости от числа и характеристики насосов, Однако это не изменяет полученные выводы. Переход от одного расхода воды к другому целесообразен лишь в том интервале, где

Исследования данного вопроса применительно к другим условиям позволяют сделать следующие выводы:

1. Чем выше расчетная температура ТЭЦ Ьтэц* тем шире область применения количественного регулирования и наоборот. Если ¿тэц~£'и> то ПРИ небольших приведенных сопротивлениях сети в области низких значений температуры ¿н количественное регулирование может оказаться нецелесообразным.

2. Чем больше приведенное сопротивление сети, тем шире области применения количественного регулирования.

3. Применение высоких начальных параметров на электростанциях сужает область применения количественного регулирования.