Реферат по теме выпускной работы
Литературный обзор по теме выпускной работы
Содержание
Введение
Потенциал топливо сбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ) оценивается в 50-60%, что дает надежду на уменьшение потерь топлива в 2-2,5 раза. Значительные потери топлива обусловлено в первую очередь, большой энергоёмкостью процессов нагревания воды для нужд отопления и горячего водоснабжения. Причиной значительных затрат топлива является отсутствие должного регулирования.
Внедрение системы регулирования потребления тепловой энергии это один из путей экономии теплоты в системах теплоснабжения. При установлении оптимального режима работы экономия теплоты может составить 20% и более годового потребления на отопление без нарушения теплового режима в зданиях. Ещё больший эффект от автоматизации достигается тогда, когда она осуществляется не только в новом строительстве, которое в крупных городах даже в объеме пятилетки не превышает 15% всего жилого фонда, но и при реконструкции существующих зданий.
Наибольшая экономия теплоты при дополнительном регулировании у потребителей достигается в осенний и весенний периоды в диапазоне так называемого «излома» температурного графика, когда температура сетевой воды поддерживается на уровне 70°С для удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения, в то время как для систем отопления такая температура в этот период превышает требуемую. Для дополнительного регулирования отпуска теплоты на отопление в ЦТП разработан и испытан в эксплуатационных условиях ряд систем автоматического регулирования. Организация группового автоматического регулирования отпуска тепловой энергии на отопление наиболее эффективна, поскольку при этом сводятся к минимуму затраты на систему регулирования и её эксплуатацию.
Дополнительное регулирование расхода теплоты на отопление в ИТП сводится к изменению расхода сетевой воды, поступающей в отопительную систему через сопло элеватора. Если изменять этот расход дросселированием сетевой воды перед соплом, то коэффициент смешения в элеваторе изменяться не будет, при этом уменьшение расхода сетевой воды приведет к пропорциональному уменьшению расхода воды в местной системе отопления. Между тем известно, что снижение расхода воды в местной отопительной системе ниже 75-80% расчетной величины, что приводит к недопустимой гидравлической разрегулировке системы, поэтому необходимо, чтобы при снижении расхода сетевой воды через сопло элеватора его коэффициент инжекции увеличивался. В этом случае расход смешанной воды в местной системе будет уменьшаться медленнее, чем расход сетевой воды, и регулирование станет возможным на большем диапазоне изменения расхода сетевой воды.
1. Цель и постановка задачи
Целью исследования является, экономия тепла в системах ЖКХ.
Широкое применение в нашей стране получило присоединение систем отопления зданий к тепловой сети через водоструйные элеваторы. Водоводяные элеваторы применяются в системах отопления для понижения температуры воды в наружном подающем трубопроводе до температуры, допустимой в системе отопления, tг, и частичной передачи давления, создаваемого центральным насосом на тепловой станции, в местную систему отопления для создания циркуляции воды. Таким образом, водоструйный элеватор в системе отопления выполняет одновременно две функции, заменяя смесительный и циркуляционный насосы. Использование элеватора приводит к стабилизации расхода воды в системе отопления, что необходимо для обеспечения её нормального гидравлического режима.Водоструйный элеватор устанавливается в индивидуальном тепловом пункте здания. Принципиальная схема индивидуального теплового пункта системы отопления с водоводяным элеватором приведена на рисунке 1. Одним из недостатков водоструйного элеватора является его низкий коэффициент полезного действия (КПД). Статический КПД стандартного элеватора практически не превышает 10%. Следовательно, циркуляционное давление на вводе теплопроводов наружных тепловых сетей в здание должно не менее чем в 10 раз превышать потери давления в системе отопления ?Pc. Это условие устанавливает верхний предел потери давления при использовании элеваторной смесительной установки величиной ΔPc = 1,2·104 Па. Другим недостатком водоструйного элеватора является постоянство коэффициента смешения, исключающее местное качественное регулирование теплопередачи отопительных приборов. Горячая вода из тепловой сети G1, кг/с, (в зимний период с температурой Т1 = 130…150°С) поступает в насадку. Обратная вода из системы отопления G0 , кг/с, с температурой t0 = 70°С смешивается в элеваторе с горячей водой до температуры tг = 95°С и в количестве Gг, кг/с, поступает в подающую магистраль системы отопления. Часть обратной воды в количестве (Gг – G0), кг/с, с температурой t0 = 70°С удаляется в тепловую сеть. Следовательно, элеватор работает на замкнутое кольцо системы отопления.
Рисунок 1 – Элеваторный ввод: 1 – задвижка; 2 – термометр; 3 – манометр; 4 - регулятор расхода; 5 – обратный клапан; 6 – грязевик; 7 – тепломер; 8 – регулятор давления; 9 – водоструйный элеватор; 10 –ответвления для систем приточной вентиляции и кондиционирования воздуха; 11 – регулятор температуры;
Схема давлений при установившейся работе элеватора приведена на рисунке 2. Постоянство гидродинамического давления в начале смесительной камеры элеватора повышает давления при внезапном расширении потока.
Рисунок 2. Схема давлений в водоструйном элеваторе для водоводяного отопления.
Если гидравлическое сопротивление отопительной системы снижается, расход воды V0 увеличивается. Отношение двух потоков воды в элеваторе называется коэффициентом смешения (подмешивания), который равен ≈ 1,4. В расчетах, температура сетевой воды перед элеватором принималась равной 70°С, температура воды на выходе из системы отопления 40°С. В действительности температура воды на выходе из системы отопления при изменении расхода сетевой воды будет меняться в диапазоне от 50 до 30°C, но это изменение не будет практически влиять на гидравлические характеристики элеватора из-за слабой зависимости удельного объема воды от температуры. В этих условиях должно осуществляться местное количественное регулирование расхода тепла на отопление, т.е. должен меняться расход сетевой воды, поступающей в систему отопления. При этом важным условием является сохранение неизменного расхода воды, циркулирующей в системе отопления, во избежание гидравлической разрегулировки последней.
2. Решение поставленной задачи
Эта задача решается элеватором с регулируемым сечением сопла. При уменьшении сечения сопла в результате вдвигания в него регулирующей иглы уменьшается расход сетевой воды на систему отопления. Одновременно в результате увеличения основного геометрического параметра элеватора – отношения сечений камеры смешения и сопла – увеличивается его коэффициент инжекции. Это приводит к тому, что расход смешанной воды, циркулирующей в системе отопления, уменьшается в меньшей степени, чем расход сетевой воды. У элеватора с неизменным сечением сопла (без регулирующего устройства) коэффициент скорости рабочего сопла φ1, учитывающий гидравлические потери элеватора с регулируемым сечением сопла этот коэффициент изменяется в зависимости от положения регулирующей иглы, а следовательно, и от размеров кольцевого сечения, образованного внутренней поверхностью сопла наружной поверхностью иглы. Регулирующая игла не только уменьшает сечение сопла но и приводит к снижению коэффициента скорости узла сопло-игла, при полностью открытом сопле (относительное сечение fc =100%) φ1=0,95, при уменьшении сечения до fc =50% φ1 снижается до 0,8, а при fc =25% φ1=0,74. Снижение φ1 оказывает значительное влияние на эффективность работы элеватора, т.е. на его коэффициент инжекции. Большое влияние на показатели регулирования элеватора с изменяющимся сечением сопла оказывает работа узла «сопло-игла»: чем меньше снижается коэффициент φ1 при уменьшении сечения сопла, тем меньше снижается расход воды в системе отопления. В современных системах теплоснабжения осуществляется центральное качественное регулирование отпуска тепла, которое сводится к изменению температуры сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха по определенному закону, называемому температурным графиком тепловой сети. Этот график обычно строится таким образом, чтобы удовлетворить основную тепловую нагрузку – отопление, характеризующееся ровным суточным графиком и резкой выраженной сезонной неравномерностью. Развитие горячего водоснабжения, имеющего ровный сезонный график и выраженную суточную неравномерность, привело к изменениям отопительного температурного графика.
Поскольку в систему горячего водоснабжения требуется подавать воду с постоянной температурой примерно 60°С, температура воды в подающей линии тепловой сети не может опуститься ниже 70°С, хотя для систем отопления при температурах наружного воздуха выше +2°С (для климатических условий Донецка) требуется вода более низкой температуры. При отсутствии местного регулирования отпуска тепла в системы отопления это приводит к перегреву помещений и перерасходу тепла на отопление в диапазоне «срезки» который достигает 2-3% годового расхода тепла на отопление. Стремление сократить расход сетевой воды на абонентский ввод, который значительно возрос появлением нагрузки горячего водоснабжения, и удешевить при этом наиболее дорогостоящую часть системы теплоснабжения – тепловые сети – привело к появлению вместо параллельных схем включения подогревателей горячего водоснабжения двухступенчатых смешанных схем, в которых используется тепло сетевой воды после системы отопления для предварительного подогрева водопроводной воды в первой ступени подогревателя, и двухступенчатых последовательных, в которых для снижения расхода сетевой воды в период максимальных нагрузок горячего водоснабжения используется аккумулирующая способность зданий. В реальных условиях имеются абоненты без нагрузки горячего водоснабжения и с нагрузкой, присоединенной по параллельной, смешанной и последовательной схемам. При таком разнообразии структур тепловой нагрузки и схем ее присоединения единый график централизованного качественного регулирования не моет обеспечить постоянной расчетной температуры внутреннего воздуха в отапливаемых помещениях при неизменном расходе сетевой воды в течении отопительного сезона.
Выводы
Таким образом, для всех абонентских вводов центральное качественное регулирование, осуществляемое в источнике теплоснабжения, должно дополняться местным количественным регулированием отпуска тепла на отопление путем изменения расхода сетевой воды на абонентских вводах. Одновременно во избежание поэтажной разрегулировки местных систем отопления необходимо сохранять неизменный расход воды в системе отопления.
Список источников
Зингер Н.М., Белевич А.И. Исследование гидравлических характеристик струйного насоса (элеватора) с переменным сечением сопла.
Грудзинский М.М., Ливчак В.И. Эффективность группового автоматического регулирования расхода теплоты на отопление с коррекцией по температуре внутреннего воздуха.
Зингер Н.М. Белевич А.И. Оптимизация конструкции сопла и иглы водоструйного насоса (элеватора) с регулируемым сечением сопла.
Зингер Н.М. Миронов В.Д., Бурд А.Л., Жидков А.А. Система контроля и автоматического регулирования отпуска тепла на отопление.
Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха: Справ. пособие/ Л.Д. Богуславский, В.И. Ливчак, В.П. Титов и др.; Под ред. Л.Д. Богуславского и В.И. Ливчака.-М.: Стройиздат, 1990 – 624с.