Размещено на http://www.allbest.ru/

Ивановский Государственный энергетический университет

имени В.И. Ленина

Стабилизация гидравлического режима тепловых сетей применением термогидравлических распределителей

Генварев А.А. к.т.н., ведущий научный сотрудник

На качество теплоснабжения потребителей тепла, подключенных к тепловым сетям, в большой степени оказывает влияние непостоянство расхода сетевой воды.

Это происходит по причине применения местного количественного регулирования, что нарушает основной принцип качественного теплоснабжения - постоянство расхода сетевой воды. Кроме этого, нагрузка горячего водоснабжения практически предполагает изменение расхода на горячее водоснабжении до коэффициента 2,4 от среднего расхода.

По указанным причинам гидравлический режим оказывается нестабильным как по дням недели, так и по часам суток. Это вызывает определенные сложности по химводоподготовке, режимам работы котельных установок и сетевых насосов.

Таким образом, возможность поддержать стабильный гидравлический режим, позволяет улучшить качество теплоснабжения и показатели работы оборудования.

Одним из способов поддержания стабильного гидравлического режима в тепловых сетях является применение на абонентских вводах термогидравлических распределителей.

Замечательное свойство термогидравлического распределителя, представляющего трубу большого диаметра, заключается в известном свойстве, применяемом в коллекторах. То есть на трубе большого диаметра потери напора чрезвычайно малы, что обеспечивает практическое равенство давлений на всех отводах от коллектора.

Фактически в термогидравлическом распределителе, хотя имеется взаимодействие частиц потока жидкости, но это обеспечивает практическое отсутствие влияние потоков друг на друга во всех контурах, подключенных к термогидравлическому распределителю.

Рассмотрим наиболее распространенный случай нестабильности гидравлического режима в тепловых сетях за счет влияния нагрузки горячего водоснабжения на абонентском вводе с подключением нагрузки отопления и горячего водоснабжения, рис 1.

Рис.1. Схема ТГР на абонентском вводе.

Принятые обозначения на рис.1: HR - располагаемый напор в точке присоединения абонентского ввода к тепловой сети; ТГР - основной элемент термогидравлического распределителя - труба большого диаметра; ТО - теплообменник горячего водоснабжения; СО - система отопления; H10 - напор насоса контура горячего водоснабжения при нулевой подаче; H20 - напор насоса контура системы отопления при нулевой подаче.

Для определения потокораспределения в данной трехконтурной гидравлической системе необходимо составить систему уравнений балансовых массовых расходов по узлам и систему уравнений потерь напора по всем контурам. Это уравнения аналогичные уравнениям 1 и 2 законов Кирхгофа, применяемых в электрических сетях.

В данном случае можно сразу записать систему уравнений потерь напора с подстановкой в них величин из балансовых уравнений.

Первое уравнение - связывающее располагаемый напор во внешней тепловой сети с термораспределителем.

Второе уравнение - алгебраическая сумма потерь напора в контуре горячего водоснабжения.

Третье уравнение - алгебраическая сумма потерь напора в контуре системы отопления.

Необходимо заметить, что для того, чтобы обеспечить численное решение, которое будет приведено ниже, придется квадраты расходов записывать как , а не . Так принято в расчетах кольцевых гидравлических сетей для обеспечения единственности решения, но переводит задачу из алгебраической в задачу численного решения трансцендентной системы уравнений.

(1)

Обозначения принятые в системе уравнений (1): - суммарный расход сетевой воды, забираемый из тепловой сети и возвращаемый в нее; - расход воды, подаваемой на теплообменник горячего водоснабжения; - расход воды, подаваемой на систему отопления; - располагаемый напор в тепловой сети в точке подключения абонентского узла; - напор насоса горячего водоснабжения при нулевой подаче; - напор насоса системы отопления при нулевой подаче; - сумма сопротивлений подающего и обратного трубопроводов, соединяющих ТГР с тепловой сетью и сопротивления проточной части насоса горячего водоснабжения; - сопротивление трубы ТГР; - сумма сопротивлений подводящего и отводящего трубопроводов к теплообменнику горячего водоснабжения и сопротивления проточной части насоса системы отопления; - сопротивление теплообменника горячего водоснабжения; - сумма сопротивлений подводящего и отводящего трубопроводов к системе отопления;- сопротивление системы отопления.

Необходимо заметить, что характеристики насосов задаются с помощью напора при нулевой подаче и сопротивления проточной части насоса. отопление здание расход водоснабжение

Система уравнений (1) может быть решена аналитически с помощью эквивалентых преобразований по методу базисов Гробнера.

Система уравнений (1) может быть решена численным методом, например при заданных числовых данных:

Результат решения:

Применение термогидравлического распределителя обеспечивает поддержание постоянным расхода и расхода при переменном расходе .

Расход на ГВС изменяется с помощью сопротивления . Например, если уменьшить сопротивление до , то получаем решение:

Как показывают расчеты, практически обеспечивается стабильность расходов из теплосети и на отопление, для абонентского ввода.

Фото 1. Абонентский ввод с термогидравлическим распределителем и подключенными нагрузками отопления и горячего водоснабжения через пластинчатый подогреватель.

Рассмотренная схема абонентского ввода реализована в Ивановском государственном энергетическом университете для поддержания стабильности систем отопления зданий, подключенных к тепловой сети от влияния переменного расхода воды на горячее водоснабжение.

Размещено на Allbest.ru