книги / Отопление и вентиляция. Отопление

Если охлаждение пара при его прохождении по трубо­ проводу достаточно заметно, полезно определять конечное состояние пара следующим образом.

Конечное давление:

Теплосодержание:

Индекс «к» обозначает конечное, а индекс «н* начальное состояние.

В свою очередь с достаточной для практики точностью потерю тепла можно принять:

taKр — температура воздуха, окружающего паропровод.

Так как температура tK неизвестна и может быть опре­

делена только путем последовательного подыскания, можно с некоторым приближением в формуле (113) принять:

При расчете паропроводов высокого давления потери на

местные сопротивления удобнее подсчитывать не по формуле ДО?

Др = С— »р, а пользуясь понятием о эквивалентной длине

(см. формулу 38). Для определения длины трубопровода экви­ валентной коэфф. С= 1 служит шкала VI и реперная точка N номограммы приложения XIV. Соединив точку N со значе­ нием диаметра трубопровода на шкале VIII, получим в месте пересечения прямой со шкалой VI значение длины, эквива­ лентной С=1. Умножйв эту длину на сумму коэффициентов местных сопротивлений, получим полную эквивалентную длину, которую и прибавляем к действительной длине участка.

2 3 1

Следует иметь в виду, что чем больше диаметр трубы, тем больше и эквивалентная длина (в чем легко убедиться из номограммы приложения XIV). Поэтому по мере увеличе­ ния диаметров относительная доля местных сопротивлений возрастает, доходя для наружных сетей до 50% общей потери давления.

Большая потенциальная энергия пара высокого давления позволяет преодолевать в паропроводах большие сопротив­ ления и транспортировать пар на большие расстояния.

Для уяснения методов расчетов паропроводов высокого давления рассмотрим два примера.

Пример 1. Начальное состояние пара: абсолютное давле­ ние 4 бара (4 ата), избыточное 3 бара (3 ата), перегрев на 300°. Диаметр трубопровода 68 мм, длина 150 мм. Расход пара 900 кг/яас. Трубопровод имеет теплоизоляцию ij = 0,6. Температура воздуха минус 30°.

Начальному состоянию пара соответствует по Т-S диа­ грамме теплосодержание /= 2730 кдж!кг (651 ккал/кг) и температура 143 + 300 = 443'. Каково конечное состояние пара?

По вспомогательной диаграмме (приложения XIV) в верх­ нем левом углу находим, что начальному состоянию пере­ гретого пара соответствует насыщенный пар с избыточным давлением 2 бара (ати).

Соединяя точку 68 на шкале VIII номограммы приложе­ ния XIV с точкой 900 на шкале VII, находим на шкале V

условную потерю на трение 1000 н/м2. Соединив точку 1000

В первом приближении потеря тепла будет равна:

ql = 3,14*0,068 (1 - 0,8)-56,5 (443 + 30)-150 = 171 000 кдж/яас.

Конечное теплосодержание пара будет равно:

/к = 2730 — - = 2540 кдж/кг да 605 ккал/кг.

900

232

При выявленном выше конечном давлении этому тепло­ содержанию по Т-S диаграмме соответствует степень су­

хости пара 0,9.

Пример 2. Определить диаметры паропроводов сети, по­ казанной на рис. 95. На участках установлены компенса­

бар (ати). Избыточное давление пара перед запорными вен­

о

li.yas*iC*weel,¥im

« 1

4

Рис. 95

Коэффициенты местных сопротивлений вентилей С = 7. Длины участков и расходы пара О кг/ч,ас указаны на рисунке. Рас­ чет начинается с участков, доставляющих пар к наиболее удаленной точке. Результаты записываются в специальный бланк (см. табл. 39).

Разделив имеющийся перепад давления на суммарную длину наиболее длинной ветви (200 4-125 + 85 = 410 м), получим:

=975 н!м2 на 1 лог. *.

410

Резервируя 50% имеющегося давления на преодоление местных сопротивлений, получим ориентировочную величину потери давления на трение на 1 лог. м:

975-0,5 = 487 н/м2.

Впишем это значение в бланк и найдем по номограмме (приложение XIV) диаметры отдельных участков и соответ­ ствующие им истинные величины сопротивлений.

Избыточное давление пара на концах отдельных участков будет ориентировочно равно:

500000 — 975-200 « 305000 н/м2 = 3,05 бар (ати).

233

На участке 3-4 в среднем:

участка 1-2 следующий:

1.Устанавливаем линейку на цифру 487 на шкале II и на цифру 1,41 на шкале III.

2.На шкале IV получаем значение условного сопротивле­

ния (при р = 1) R lyca « 620.

давлению 1,41 бар (ати) находим в обратном порядке:

/?, нет = 450 н/м2 на 1 пог-м; ®нст = 61 м/сек.

6. Соединяя точку d = 100,5 с реперной точкой N, находим

ного сопротивления на каждом из участков, а также истинные давления в начале каждого из них.

Как видно, давление в начале участка 3-4 должно быть равно 4,36 бар (ати). Следовательно, пар подлежит редуци­ рованию, так как в силу сортамента диаметров использовать все имеющиеся давление (см. графы 13 и 14 бланка) на преодо­ ление сопротивлений по пути не удастся.

Дросселирование целесообразнее производить в начальной точке сети, а не в местах потребления, так как пар при дрос­ селировании немного перегревается, в связи с чем уменьшается образование попутного конденсата.

Произведем теперь расчет данных на участке 5-2.

2 3 5

Допустимая потеря давления на 1 пог. м составит

удовлетворительно.

Что касается самого расчета сети, то сопоставляя графы 6 и 15 бланка, легко видеть, что истинные средние давления на отдельных участках отличаются от тех, которые были при­ няты в расчет при определении диаметров.

Вводя соответствующие поправки в графу 6, можно уточ­ нить расчет, добившись близкого сходства граф 15 и 6.

Методика уточнения расчета полностью совпадает с уже изложенной в данном примере и поэтому не приводится.

При расчете участка трубопровода 6-3 его диаметр подби­ рают, задаваясь скоростью в пределах около 60 м/сек и реду­ цируя пар при вводе в места потребления, так как при исполь­

определить действительные параметры пара в точках по­ требления и, следовательно, с большой точностью рассчи­ тать поверхность нагрева приборов отопления у потреби­ телей.

При расчете сети паропроводов изменением расхода пара от его конденсации можно пренебрегать (как это мы и делали в примере). Это обстоятельство, однако, не избавляет от необходимости удалять попутный конденсат у паропроводов (дренаж).

236

Для правильного подбора водоотделителей и конденса­ ционных горшков необходимо знать хотя бы ориентировочно количество попутного конденсата. В первом приближении можно принять, что при хорошо изолированной трубе (к. п. д- изоляции 0,8) для насыщенного пара с избыточным давлением от 1 до 3 бар теплопотеря в кдж/яас с 1 пог. м трубы, про­ ложенной под землей в бетонном канале*, равна наружному диаметру трубы (без изоляции) в миллиметрах, умноженному на 4.

где d — диаметр трубы, мм; I —- длина участка, м;

i — скрытая теплота испарения пара в кдж/кг с парамет­ рами, соответствующими среднему давлению на уча­ стке.

Определять поверхности нагрева приборов отопления в па­ ровых системах высокого давления следует, исходя из состоя­ ния пара, входящего в нагревательный прибор. Учитывая, что температура стенок приборов значительно ниже температуры, соответствующей состоянию насыщения пара, перегретый пар, соприкасаясь со стенками, переходит в насыщенное и влаж­ ное состояние. Поэтому даже при питании приборов перегре­ тым паром следует температуру стенок приборов считать равной температуре насыщенного пара при том давлении, ко­ торое будет иметься в приборе.

Трубопроводы, отводящие конденсат (конденсатопроводы) в тех случаях, когда в них не может происходить даже частич­ ное вскипание конденсата, можно рассчитывать как трубо­ проводы водяного отопления. В случае если вскипание будет происходить в конденсатопроводах,. может возникать двух­ фазное течение (пар—вода). Оно носит очень сложный характер и в сильной степени зависит от разности скоростей движения конденсата и пара. При увеличении разности скоростей на поверхности раздела образуются волны и поверхность раз­ дела получает вогнутую форму. Эта вогнутость постепенно увеличивается, конденсат растекается по стенкам и в конце концов может образовать кольцеобразный слой, внутри кото­ рого движется трубка пара.

Для упрощения расчета по А. Н. Далину считают, что по конденсатопроводу будет двигаться эмульсия, состоящая из

237

объем эмульсии будет значительно больше объема воды, для пропуска смеси воды и пара (эмульсии) при прочих одинако­ вых условиях потребуется большой диаметр трубопровода. Иными словами, при равных условиях потеря давления при прохождении эмульсии будет ббльшая, чем при прохождении воды.

По А. Н. Далину в первом приближении потерю давления можно определить по формуле (110), если в нее вместо объема единицы массы воды V0 подставить объемную массу (плот­ ность) эмульсии V0 э. Плотность эмульсии можно подсчитать

из выражения:

где VB— удельный объем воды (0,001 мА/кг); Va — удельный объем пара, м3/кг;

х — содержание массы пара в единице массы эмульсии, выраженное в долях единицы (степень сухости пара по Т-S диаграмме).

Такой перерасчет предполагает, что шероховатость труб при протекании конденсата такая же, как и для паропроводов. Однако в силу большой коррозии абсолютная шероховатость конденсатопроводов значительно больше, чем для паропро­ водов и трубопроводов водяного отопления (К = 0,5 -5-1 мм вместо обычно принимаемых 0,1 -*-0,2 мм).

Поэтому до установления достаточно строгого метода расчета определение диаметров конденсатопроводов,в кото­ рых не исключена возможность вскипания, производят по таблице приложения XII.

Очевидно, что возможность вскипания и образования эмуль­ сии будет тем вероятнее, чем больше падение давления в конденсатопроводе, т. е. будет зависеть от его длины. Этим объясняется и наличие в данной таблице трех вертикальных граф для различной длины конденсатопровода.

Регулировать теплоотдачу нагревательных приборов любых систем парового отопления при изменении наружной темпе­ ратуры можно только путем изменения количества подавае­ мого теплоносителя.

парообразования L Индекс «р» будем присваивать этим вели­ чинам, если они относятся к расчетному режиму отопления при наружной расчетной температуре ta 0, а индекс «х»,

если величины относятся к произвольной наружной темпера­ туре

238

/

Глава V

НЕКОТОРЫЕ СПЕЦИФИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ. ДОМОВЫЕ КОТЕЛЬНЫЕ

§ 27. ПАРОВОДЯНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

Когда при наличии паровой котельной возникает необхо­ димость устройства водяного отопления, для подогрева воды

в специальном теплообменном аппарате с помощью пара. Теплообменные аппараты (водонагреватели) бывают емкост­

ные и скоростные.

Один из типов емкостного теплообменника (бойлера) изо­ бражен на рис. 96, а.

Аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1, приварен­ ных к нему сферических днищ 2 и съемной распределитель­ ной камеры 3. В камере имеются два отделения. С одной стороны она ограничена толстым стальным листом (трубная доска), в который ввальцованы латунные или стальные трубы 5.

Пар поступает в верхнее отделение камеры, проходит по трубкам и отдает свое тепло воде, протекающей по цилин­ дрическому резервуару по направлению снизу вверх.

Конденсат собирается в нижнее отделение камеры, откуда и отводится в сборный бак или котел.

Скоростной теплообменник изображен на рис. 96, б. Принцип его действия анало^чен теплообменнику, описанному выше, но пространство, остающееся для прохода нагреваемой воды между паровыми трубками, невелико. Поэтому приходится пропускать воду через аппарат с большой скоростью, что обеспечивает увеличение коэффициента теплопередачи. Ско­ ростные теплообменники гораздо компактнее емкостных, но создают значительную потерю давления при проходе воды через них. Кроме того, они должны работать непрерывно.

240