В системах выработки, транспортирования
И потребления тепловой энергии
Цель работы: углубление знаний по теме «Энергосбережение в системах выработки, транспортирования и потребления тепловой энергии».
Задачи проведения работы:
1) научиться производить сравнительную оценку эффективности применения различных типов изоляции;
2) определять влияние потерь теплоты на трассах на эффективность использования тепловой энергии;
3) рассчитывать экономическую эффективность внедрения мероприятий с использованием ВЭР.
Программа работы
1. Изучить теоретическую часть.
2. Для двух выбранных типов тепловой изоляции рассчитать: экономически целесообразное термическое сопротивление ограждающих конструкций, эффективную толщину тепловой изоляции, годовую экономию энергии и условного топлива. Сделать сравнение эффективности применения изоляции того или иного типа при помощи гистограмм и выводы.
3. Определить тепловые потери участка теплопровода с нарушенной тепловой изоляцией. Рассчитать перерасход тепловой энергии и условного топлива при нарушении целостности тепловой изоляции.
4. Определить тепловые потери из-за утечек теплоносителя. Рассчитать перерасход тепловой энергии и условного топлива при утечках
Теоретическая часть
1. Применение экономически целесообразного сопротивления теплопередаче наружных ограждений.
Через ограждающие конструкции зданий в атмосферу теряется большая часть тепловой энергии. Потери тепла через наружные стены, в зависимости от высоты и конструкции строения, составляют в пределах 20–60 % от общего расходуемого тепла. Однослойные бетонные конструкции, которые изготавливались большинством предприятий стройиндустрии, в настоящее время не соответствуют современным энергетическим требованиям. Переход к многослойной конструкции с эффективной изоляцией позволяет получить на каждый м2 экономию условного топлива 10–12 кг.
|
|
|
Для стен и перекрытий усиление теплозащиты связано с увеличением толщины теплоизоляционного слоя в многослойных конструкциях, или толщины самой конструкции, если она однородна. При увеличении толщины ограждения возрастает расход материала на единицу площади, но сокращаются теплопотери и расход тепла на отопление. Экономически целесообразная толщина ограждения определяется с учетом срока службы здания как минимальная сумма затрат на строительство и отопление.
Эффективная толщина, м, теплоизолирующего слоя определяется:
, (5.1)
где R0 эк – экономически целесообразное термическое сопротивление ограждающих конструкций, м2·°С/Вт; α1 = 5 Вт/( м2·°С) – коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности стены; α2 = 10 Вт/( м2·°С) – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности стены; δст – толщина стены, м; λст = 0,84 Вт/( м·°С) – теплопроводность стены.
|
|
|
Экономически целесообразное термическое сопротивление ограждающих конструкций 
, м2·°С/Вт, находят по формуле:
, (5.2)
где Ст – стоимость тепловой энергии, руб./ГДж; n – продолжительность отопительного периода, дней; tв и tо – соответственно температура внутреннего воздуха в помещении и средняя температура наружного воздуха за отопительный период, °С; 
– срок окупаемости затрат на тепловую изоляцию, год; р – процентное отчисление на амортизацию в год (банковская ставка), р = 25 %;Сиз – стоимость тепловой изоляции руб./м3.
Годовая экономия энергии из-за внедрения эффективной изоляции:
, ГДж/год. (5.3)
Годовая экономия условного топлива
, т.у.т./год. (5.4)
2. Определение тепловых потерь в тепловых сетях.
Для оценки состояния теплотрасс в необходимо сравнивать потери в них теплоты с теми значениями, которые допускались при проектировании в соответствии с требованиями СНиП.
|
|
|
Годовые потери теплоты на трассах при нарушении изоляции определяют по формуле:
, ГДж/год. (5.5)
где k – поправочный коэффициент, принимается в зависимости от разницы температур теплоносителя в подающем трубопроводе и окружающего воздуха по табл. 5.1; q – тепловой поток с 1 п.м трубопровода при температуре теплоносителя 150°С, принимается по рис.5.1; l – длина неизолированного участка, м; n – продолжительность отопительного периода, дней.
Таблица 5.1 – Поправочный множитель k
| Температура воздуха, ºС | Разность температур металла трубы и воздуха, ºС | |||
| 50 | 100 | 200 | 400 | |
| 0 | 0,91 | 0,91 | 0,91 | 0,91 |
| -10 | 0,95 | 0,95 | 0,96 | 0,96 |
| -20 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| -30 | 1,05 | 1,05 | 1,05 | 1,04 |
Потери теплоты изолированных трубопроводов
, ГДж/год. (5.6)
где qуд – удельные потери теплоты изолированным трубопроводом принимаются в зависимости от диаметра трубопровода и температуры теплоносителей (см. табл. 5.2), Вт/м.
Рисунок 5.1 – Номограмма для определения тепловых потерь
неизолированными поверхностями трубопроводов
Таблица 5.2: Потери тепловой энергии изолированными водяными
|
|
|
теплопроводами при подземной бесканальной прокладке
и температуре теплоносителя 150/70 °С
| Наружный диаметр трубопровода, мм | Удельные потери теплоты qуд , Вт/м |
| 57 | 76 |
| 76 | 86 |
| 89 | 93 |
| 108 | 102 |
| 159 | 124 |
| 219 | 151 |
| 273 | 174 |
| 325 | 195 |
Перерасход энергии из-за нарушения изоляции
, ГДж/год. (5.7)
Годовой перерасход топлива из-за нарушения изоляции
, т.у.т./год.
Потери тепла Qут, связанные с утечками воды или пара через нарушение герметичности трубопроводов и паропроводов, нарушение сальниковых узлов и прокладок задвижек, зависят от давления в системе (табл. 2) и определяются по формуле:
ГДж/ч (5.8)
где rв – плотность воды (1 кг/л ); Vyт – объемный расход воды через неплотности системы, принимается по табл.4.3, л/час; Fут – площадь отверстия неплотности, мм2; Cв – теплоемкость воды (1 ккал/кг); tгв – температура горячей воды, °С; tхв – температура холодной воды подпитки системы, °С.
Таблица 5.3: Влияние давления в системе и диаметра отверстия
на величину утечек воды и пара
| Давление в системе (ата) | Утечки воды через отверстие площадью 1 мм2 (л/час) Vyт | Утечки пара через отверстие площадью 1 мм2 (кг/час) |
| 2 | 33 | 0,73 |
| 3 | 47 | 1,1 |
| 4 | 56 | 1,35 |
| 5 | 66 | 1,7 |
| 6 | 75 | 2,1 |
| 7 | 81 | 2,4 |
| 8 | 88 | 2,75 |
| 9 | 94 | 3,0 |
| 10 | 100 | 3,4 |
Перерасход энергии связанный с утечками теплоносителя
, ГДж/год (5.9)
Годовой перерасход топлива из-за утечек теплоносителя
, т.у.т./год.
Методика проведения опытов
1. По формулам (5.1–5.4) для двух выбранных типов тепловой изоляции рассчитывают: экономически целесообразное термическое сопротивление ограждающих конструкций, эффективную толщину тепловой изоляции, годовую экономию энергии и условного топлива.
Делают сравнение эффективности применения изоляции того или иного типа при помощи гистограмм годовой экономии энергии и топлива и выводы.
2. По формуле (5.5) для заданного варианта определяют тепловые потери участка теплопровода с нарушенной тепловой изоляцией. Рассчитывают перерасход тепловой энергии и условного топлива при нарушении целостности тепловой изоляции.
3. По формуле (5.8) для заданного варианта определяют тепловые потери из-за утечек теплоносителя. Рассчитывают перерасход тепловой энергии и условного топлива при утечках.
4. Результаты расчетов сводят в форму 5.
Форма 5
| № п/п | Показатели | Величины | |||
| 1. Применение экономически целесообразного сопротивления теплопередаче наружных ограждений. | |||||
|
| 1 тип | 2 тип | |||
| 1 | Название изоляции |
| |||
| 2 | Коэффициент теплопроводность λ, Вт/(м·°С) |
| |||
| 3 | Экономически целесообразное термическое сопротивление R0 эк , м2·°С/Вт |
| |||
| 4 | Эффективная толщина теплоизолирующего слоя δиз, м |
| |||
| 5 | Годовая экономия энергии из-за внедрения эффективной изоляции ΔЭ, ГДж/год |
| |||
| 6 | Годовая экономия условного топлива ΔВ, т.у.т./год |
| |||
| 2. Определение тепловых потерь в тепловых сетях | |||||
| 1 | Годовые потери теплоты на трассах при нарушении изоляции Qт, ГДж/год |
| |||
| 2 | Перерасход энергии из-за нарушения изоляции ΔЭ, ГДж/год |
| |||
| 3 | Годовой перерасход топлива из-за нарушения изоляции ΔВ, т.у.т./год |
| |||
| 4 | Годовые потери теплоты на трассах из-за утечек теплоносителя Qут, ГДж/год |
| |||
| 5 | Перерасход энергии из-за утечек теплоносителя ΔЭ, ГДж/год |
| |||
| 6 | Годовой перерасход топлива из-за утечек ΔВ, т.у.т./год |
| |||
Контрольные вопросы
1. Каким образом можно снизить тепловые потери через ограждающие конструкции зданий и сооружений?
2. Как определяется эффективная толщина тепловой изоляции?
3. За счет чего происходят тепловые потери в тепловых сетях?
4. Как определяются тепловые потери при нарушении тепловой изоляции сетей? При утечках теплоносителя?
5. Как можно за счет использования теплоты уходящих газов снизить расход топлива в энергетических установках?
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица П1 – Технические данные односкоростных трехфазных
Двигателей (3000 об/мин)
| Мощность, кВт | Тип | Частота вращения, об/мин | КПД, % | Коэф. мощности, cosφ | Ток при 380 В, А | Iпуск/Iном | Mпуск/Mном | Ммакс/Мном | Момент инерции, кг*м² |
| 0,09 | 5А 50 МА2 | 2760 | 60 | 0,75 | 0,3 | 4,5 | 2,2 | 2,2 | 0,00042 |
| 0,12 | 5А 50 МВ2 | 2760 | 63 | 0,75 | 0,4 | 4,5 | 2,2 | 2,2 | 0,00042 |
| 0,18 | АИР 56 А2 | 2730 | 68 | 0,78 | 0,5 | 5,0 | 2,2 | 2,2 | 0,00042 |
| 0,25 | АИР 56 B2 | 2730 | 69 | 0,79 | 0,7 | 5,0 | 2,2 | 2,2 | 0,00047 |
| 0,37 | АИР 63 А2 | 2730 | 72 | 0,86 | 0,9 | 5,0 | 2,2 | 2,2 | 0,00046 |
| 0,55 | АИР 63 B2 | 2730 | 75 | 0,85 | 1,3 | 5,0 | 2,2 | 2,2 | 0,00090 |
| 0,75 | АИР 71 А2 | 2820 | 79 | 0,80 | 1,8 | 6,0 | 2,6 | 2,7 | 0,00097 |
| 1,1 | АИР 71 B2 | 2800 | 79,5 | 0,80 | 2,6 | 6,0 | 2,2 | 2,4 | 0,0011 |
| 1,5 | АИР 80 А2 | 2880 | 82 | 0,85 | 3,3 | 6,4 | 2,2 | 2,6 | 0,0018 |
| 2,2 | АИР 80 B2 | 2860 | 83 | 0,87 | 4,6 | 6,5 | 2,1 | 2,6 | 0,0021 |
| 3,0 | АИР 90 L2 | 2860 | 84,5 | 0,88 | 6,1 | 7,0 | 2,3 | 2,6 | 0,0035 |
| 3,0 | АД 90 L2 | 2835 | 84 | 0,88 | 6,1 | 7,0 | 3,0 | 3,1 | 0,0028 |
| 4,0 | АИР 100 S2 | 2850 | 87 | 0,88 | 7,9 | 7,5 | 2,0 | 2,4 | 0,0059 |
| 5,5 | АИР 100 L2 | 2850 | 88 | 0,88 | 10,7 | 7,5 | 2,1 | 2,4 | 0,0075 |
| 7,5 | АИРМ112М2 | 2895 | 87,5 | 0,88 | 15 | 7,0 | 2,2 | 2,5 | 0,0096 |
| 11,0 | А132M2 | 2865 | 87 | 0,88 | 22 | 7,0 | 2,3 | 3,0 | 0,0227 |
| 15,0 | АИР 160 S2 | 2940 | 88 | 0,86 | 30 | 7,5 | 2,0 | 3,2 | 0,0500 |
| 18,5 | АИР 160 M2 | 2940 | 90 | 0,88 | 35 | 7,5 | 2,0 | 3,2 | 0,0550 |
| 22,0 | А180S2 | 2940 | 90,5 | 0,89 | 42 | 7,5 | 2,1 | 3,5 | 0,0620 |
| 30,0 | А180M2 | 2940 | 92 | 0,89 | 56 | 7,5 | 2,2 | 3,5 | 0,0700 |
| 37,0 | А200M2 | 2950 | 91,5 | 0,88 | 70 | 7,5 | 2,3 | 3,2 | 0,1400 |
| 45,0 | А200L2 | 2940 | 92,5 | 0,90 | 83 | 7,5 | 2,4 | 3,3 | 0,1600 |
| 55,0 | А225M2 | 2955 | 93,5 | 0,90 | 100 | 7,5 | 2,3 | 4,0 | 0,2000 |
| 75,0 | А250S2 | 2965 | 94 | 0,89 | 136 | 7,5 | 2,6 | 4,0 | 0,3500 |
| 90,0 | А250M2 | 2960 | 94,5 | 0,91 | 162 | 7,5 | 2,7 | 4,0 | 0,4000 |
| 110,0 | А280S2 | 2970 | 94 | 0,90 | 190 | 7,5 | 3,0 | 4,0 | 0,6000 |
| 132,0 | А280M2 | 2970 | 94 | 0,90 | 230 | 6,5 | 2,5 | 3,0 | 0,7000 |
Для заметок
 |
В авторской редакции
Компьютерная верстка Н.М. Веселовой
А.М. Соловьевой
Подписано в печать 11.10.2012 г. Формат 60х84 1/16.
Усл.-печ. л. 2,56. Тираж 100. Заказ 308.
ИПК ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ «Нива».
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 216; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!