Расчет теплопотерь трубопроводов тепловой сети

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;

3) расчет падения температуры теплоно­сителя вдоль теплопровода;

4) выбор толщины тепловой изоляции теплопровода.

Для определения теплопотерь теплопроводов необходимо рассчитать общее сопротивление теплопередачи от стенки неизолированного трубопровода через слой теплоизоляции к наружному воздуху.

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:

; ( 9.5)

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

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

, (9.6)

где - коэффициент, учитывающий потери тепла изолированных опор, фланцевых соединений и арматуры.

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:

, (9.7)

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
	57 3								1,2
	76 3								1,4
	89 3								1,6
	108 4								2,0
	133 4								1,8
	159 4,5								1,3
	194 5,0								1,5
	219 6								1,7
	273 7								1,9
	325 8								1,4