Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Энергетические системы и комплексы

Диссертационная работа:

Панфилов Виталий Иванович. Повышение энергоэффективности тепловых пунктов теплотехнологических систем зданий : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.01 / Панфилов Виталий Иванович; [Место защиты: Сиб. федер. ун-т].- Красноярск, 2009.- 153 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1462

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 7

1. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА
ПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ 10

1.1. Функциональные особенности основных схем тепловых пунктов 10

  1. Схемы ИТП с зависимым присоединением к тепловой сети 12

  2. Схемы ИТП с независимым присоединением к тепловой сети 17

1.2. Анализ существующих методов гидравлического расчета 19

1.3 Обзор методов регулирования отпуска теплоты 31

  1. Регулирование на ИТП в закрытой системе теплоснабжения 31

  2. Регулирование на ИТП в открытой системе теплоснабжения 35

  1. Особенности расчета гидравлических и тепловых режимов ИТП открытой системы теплоснабжения 37

  2. Задачи исследований 40

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В
ОБОРУДОВАНИИ И ТРУБОПРОВОДАХ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ 41

2.1 Формализация проектирования тепловых пунктов обобщенным методом
контурных расходов 41

  1. Задача исследования потокораспределения 41

  2. Алгоритм расчета потокораспределения на ИТП на основе МКР 44

2.2 Методика расчета потокораспределения на ИТП с использованием
алгоритма МД 48

2.3. Особенности гидравлического расчета ИТП с регулируемыми
параметрами 50

2.4 Методика оценки ожидаемых температур отапливаемых зданий,

присоединенных к ИТП 56

2.5. Гидравлический расчет дросселирующих устройств ТП 65

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

ПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ТЕПЛОВЫХ
ПУНКТАХ 69

3.1. Характеристика экспериментально-лабораторного стенда и методика
проведения экспериментальных работ 69

3.2 Методика изучения потокораспределения (гидравлического баланса)
ответвлений с одним горизонтальным распределением и 7 стояками 77

  1. Создание на компьютере (на PFM 3000) проекта опыта 77

  2. Измерения, необходимые для расчета гидравлического баланса системы 79

  3. Расчет гидравлического баланса стенда 79

  4. Получение и анализ результатов расчета гидравлического баланса стенда 80

  5. Проверка расчета гидравлического баланса стенда 80

3.3 Выбор способа планирования частичных экспериментов 81

3.3.1 Построение рационального плана экспериментов 82

3.3.2 Определение необходимого числа повторений отдельного опыта... 86 3.4 Методика обработки данных, полученных в результате экспериментов

3.5. Натурные замеры режимов ИТП в реальных условиях 93

4. РАЗРАБОТКА СПЕЦИАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ РАЗЛИЧНЫХ
СХЕМ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ В НЕШТАТНЫХ СИТУАЦИЯХ 96

  1. Схемы ТП при нерасчетном давлении в обратном трубопроводе открытой системы теплоснабжения 96

  2. Схемы ТП при нерасчетном давлении в подающем трубопроводе и недостаточном перепаде давлений 107

  3. Схемы ТП и режимы независимой и закрытой системы теплоснабжения 113

  4. Особенности схем ТП с приточными установками 118

  5. Схемы и режимы ИТП в условиях непосредственного водоразбора в нерасчетных условиях 125

5. ПОКАЗАТЕЛИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИТП 131

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 138

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 140

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ К - произвольная температуры наружного воздуха, С;

К - расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления, С;

К - расчётная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, С;

'от- средняя температура наружного воздуха в течение отопительного периода М+8с), С;

1Л - температура наружного воздуха, соответствующая началу и концу отопительного сезона, С;

t, - средняя расчётная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, С;

tc - температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период, С;

th температура воды, поступающей в систему горячего водоснабжения потребителей, С;

Tj - температура сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчётной температуре наружного воздуха t0 5 С;

Т2 -то же, в обратном трубопроводе тепловой сети, С;

7 03 — температура воды на входе в систему отопления, С;

т 02 - то же, на выходе из системы отопления, С;

8% — расчетный перепад температур в тепловой сети на коллекторах источника теплоснабжения при t0 ? С;

Si0 - то же, перед смесительным устройством или теплообменником системы отопления в тепловом пункте, С;

9 - расчетный перепад температур в системе отопления при t0, С;

A t"l - расчетный температурный напор нагревательного прибора при t С-

Q0 фактический тепловой поток на отопление при tn} Вт;

Qor - требуемый тепловой поток на отопление при tn 5 Вт;

Qomax - максимальный тепловой поток на отопление при toi Вт;

Qom - среднее значение теплового потока на отопление при tom , Вт;

Qvmzx максимальный тепловой поток на вентиляцию при tv ? Вт;

битах - максимальный со среднесуточной температурой наружного воздуха 8С и менее (тепловой поток на горячее водоснабжение в сутки наибольшего водопотребления), Вт;

Qhm средний тепловой поток на горячее водоснабжение в средние сутки за неделю в отопительный период, Вт;

Gd - расчётный расход воды из тепловой сети в тепловой пункт, кг/с;

^оиах - максимальный расход воды на отопление при t0 з кг/с;

Gvmax максимальный расход воды на приточную вентиляцию, кг/с;

^йшах, бы - соответственно максимальный и средний за отопительный период расходы воды в системе горячего водоснабжения, кг/с;

W0 - эквивалент расхода сетевой воды на отопление, Вт/К;

L - объемный расход вентиляционного воздуха, м7с;

V - объемный расход воды, мУс;

Н - пьезометрический напор (давление в трубопроводе, выраженное в метрах столба жидкости, движущейся по трубопроводу), м;

А Рг - расчетный (при отсутствии водоразбора) располагаемый перепад давлений на тепловом пункте, Па;

А Р0 - потери давления в системе отопления, Па;

A Pdd - потери давления в дросселирующем устройстве, Па;

Sa - характеристика гидравлического сопротивления системы

отопления, Па/(кг/с)2;

w - скорость теплоносителя в трубах, м/с;

v - скорость воздуха в воздуховодах, м/с;

\ - коэффициент местных сопротивлений;

1 - удельный вес, Н/м3;

Р - плотность, кг/м3;

с - теплоемкость, кДж/(кгК);

Я - теплопроводность, Вт/(м К);

я - коэффициент теплообмена, Вт/(м2 К);

К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 К);

/ - номер участка гидравлической сети;

пчисло участков (ветвей) сети;

І - номер узла гидравлической сети;

тчисло узлов (вершин) сети;

с - номер независимого контура гидравлической сети;

к - число линейно независимых контуров;

G - вектор искомых расходов на всех участках ИТП;

Gnd - вектор узловых расходов, кг/с;

А Ррт - вектор заданных насосных перепадов давления, Па;

А - матрица соединений;

В - матрица контуров;

S - матрица характеристик сопротивлений всех участков ИТП;

G - матрица модулей расходов всех участков ИТП;

ТП - тепловой пункт;

ИТП - индивидуальный тепловой пункт;

ЦТП - центральный тепловой пункт.

Введение к работе:

Одним из направлений энергосбережения в системах централизованного теплоснабжения, является совершенствование схем автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) зданий и сооружений на базе современных энергосберегающих технологий. Задачи реконструкции существующих так и проектирования новых эффективных энергосберегающих ИТП имеют важное народнохозяйственное значение и будут актуальны в ближайшие десятилетия, поскольку поведение теплотехнологических систем зданий при различных изменениях внутренних и внешних факторов должно быть прогнозируемо, а ИТП являясь связующим звеном между потребителями теплоты и тепловыми сетями, должны соответствовать современным энергосберегающим технологиям, что позволит получать малозатратные и быстроокупаемые проектные и технологические решения.

Задача научно-обоснованного автоматизированного проектирования ИТП, так же как и анализ теплогидравлических процессов при их эксплуатации связана с учетом большого числа факторов. Кроме того, реальные ИТП имеют каждый свои, только ему присущие особенности: по способу регулирования и по способам подключения потребителей к зависимым и независимым, открытым и закрытым системам теплоснабжения. Для приближения расчетной модели проектируемого или эксплуатируемого ТП к реальной требуется учитывать все эти факторы, в их взаимосвязи, причем, особенно интересным представляется задача прогнозирования для конкретного ИТП оптимальной, как с научно-технической так и с экономически целесообразной точки зрения, - системы автоматического регулирования с привязкой конкретных элементов сети. Решение такой сложной задачи аналитическими методами не представляется возможным. В силу этого в работе предлагается использовать современные

8 экспериментальные и численные методы.

Постоянно усложняющаяся структура тепловых нагрузок зданий и сооружений приводит к неизбежному услолшению как устройства тепловых пунктов, так и методов регулирования их режимов работы. Многообразие функций, удовлетворяемых от единого теплового пункта, диктует необходимость совершенствования последних.

Одним из путей решения этой задачи может быть переход на индивидуальные тепловые пункты, позволяющие полнее использовать энтальпию теплоносителя, снизить удельные расходы теплоносителя и удельный расход электроэнергии на перекачку теплоносителя на единицу отпущенного тепла, снизить температуру теплоносителя, возвращаемого на ТЭЦ, и на этой базе повысить удельную комбинированную выработку электроэнергии на единицу тепла, отпущенного из отборов турбин.

Цель работы заключается в развитии и внедрении методики исследования автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов в практику проектирования для повышения эффективности работы теплотехнологических систем зданий.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:

- определить основные внешние и внутренние факторы, влияющие на
выбор схем автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов;

— усовершенствовать методику расчета потокораспределения на ИТП
и определить степень гидравлической устойчивости теплотехнологических
систем зданий;

- создать экспериментальную установку и провести исследования
влияния параметров теплоносителя на гидравлические и тепловые режимы
теплотехнологических систем зданий при различных условиях эксплуатации
оборудования ИТП;

— обобщить результаты расчета с данными экспериментальных и
натурных замеров для обоснования рекомендаций по практическому

9 использованию результатов для выбора малозатратных и быстроокупаемых технологических схем подготовки теплоносителя на автоматизированных тепловых пунктах.

В первой главе обобщены основные принципиальные схемы автоматизированных тепловых пунктов, проанализированы наиболее известные методы расчета потокораспределения и область возможного их использования в практике проектирования теплоснабжения.

Во второй главе рассмотрены элементы теории теплогидравлических цепей и применена к тепловым пунктам методика гидравлического расчета совокупности устройств и соединяющих их трубопроводов. Представлены результаты математического моделирования функциональных особенностей автоматизированных тепловых пунктов (ИТП) с различными топологическими свойствами, рассматриваемых как ориентированные математические графы произвольной пространственной конфигурации.

Вычислительная схема учитывает особенности расчета трубопроводной сети ИТП с регулирующими клапанами и приемлема при формировании функциональных схем автоматизации конкретных схем тепловых пунктов.

Третья глава посвящена экспериментально-расчетному обоснованию принятой методики расчета потокораспределения с целью получения объективной информации о поведении потоков тепловой энергии на автоматизированных тепловых пунктах.

В четвертой главе систематизированы критерии выбора схем автоматизированных тепловых пунктов применительно к функциональным особенностям теплотехнологических установок потребителей тепловой энергии, рельефа местности и специфических ограничений при конкретном подборе параметров рабочей жидкости.

В пятой главе определены показатели экономической эффективности автоматизированных тепловых пунктов и представлены материалы внедрения в практику их использования.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net