• Энергосбережение при производстве и распределении энергии и энергоносителей

Количество пара, попадающего в окружающую среду через неплотности в производственных паропроводах σ, определяется по формуле:

σ = 2,3f φ кг/ч,

где f – площадь отверстия, мм² ;

φ– коэффициент расхода пара через неплотности, φ= 0,67;

ρ – плотность пара, кг/м3 ; (ρ = , где V – удельный объём насыщенного водяного пара при соответствующем давлении);

P – абсолютное давление пара в паропроводе, Мн/м² ;

(10 ата = 1,1 Мн/м² )

Для полного сечения трубопровода расход пара в атмосферу σ, определяется по формуле:

σ = 3600 f W ρ кг/ч,

где f – площадь поперечного сечения трубы, м²;

W – средняя скорость пара, м/с;

(обычно принимают для перегретого пара W = 50 м/с, для насыщенного W = 40 м/с)

ρ - плотность пара, кг/м³ ;

Задача №12

Давление пара в тепловой сети Р = 2,2 ата. Необходимо оценить часовой расход насыщенного водяного пара через неплотности в паропроводе, если суммарная площадь отверстий f=20 мм².

Решение

Утечки пара за 1 час составляют: σ=2,3*f*φ*. Плотность пара Абсолютное давление пара в паропроводеМн/м².

При давлении насыщенного водяного пара P = 2,2 ата, - V = 0,457 м³/кг (по таблицам насыщенного водяного пара).

Следовательно, σ= 2,3×20×0,67= 18,7 кг/ч.

Задача №13

Определите экономию тепловой энергии при нанесении изоляции на паропровод Ду 110×4 длиной 12 м, работающий непрерывно в течение года. Температура теплоносителя 155°С. Паропровод проложен в помещении, в котором

температура +25°С и скорость потока воздуха w = 4 м/с. Толщина изоляции обеспечивает температуру на ее поверхности 35 °С.

Решение

Чтобы вычислить потерь теплоты неизолированным трубопроводом находим суммарный коэффициент теплоотдачи от трубопровода к наружному воздуху:

α = 10 + 6× = 10 + 6 × = 24 Вт/м²×К

Тогда теплопотери неизолированным теплопроводом составят:

Q_ТР= πdα (t_нар− t_в) L =3,14×0,110×24×(155 - 25)×10 = 10776 Вт

Аналогично для изолированного паропровода:

Q’_ТР= πdα (t'_нар− t_в' )L =3,14×0,110×24×(35 - 25)×10 = 828,9 Вт

Тогда экономия тепла за год составит:

ΔQ = (Q_ТР –Q’_ТР)×τ = (10776 – 828,9) × 8760 = 87 × 10³ кВт×ч,

Где τ – число часов работы в году.

• Энергосбережение в промышленности Задача №14

Определить необходимую площадь поверхности нагрева теплообменного аппарата типа водовоздушного рекуператора для обеспечения степени утилизации теплоты сточных вод, равной 1. Сточная вода используется для предварительного нагревания дутьевого (приточного) воздуха. Поверхность нагрева выполнена в виде коридорного пучка оребренных труб. Наружный диаметр труб d = 17 мм; толщина стенки трубы δ = 6 мм; рабочая длина L = 5,7 м; диаметр круглых ребер

D = 31 мм; толщина ребра δP = 0,8 мм; cтепень оребрения ψ = 8,7; гидравлический диаметр.

d_Э = 5,2 мм. Теплопроводность материала ребра λ = 121 Вт/м К. Вода движется по трубам, воздух – в межтрубном пространстве. Число ходов греющего теплоносителя z = 10. Термическим сопротивлением стенки и гидравлическим сопротивлением при повороте воды в трубах пренебречь. Мощность, затрачиваемая на прокачку воды по трубам, не должна превышать 65 Вт.

Скорость воздуха принять равной 10 м/с. Начальную температура воды t₂’ = 54 °C, воздуха t₁’= 11°C; расход воды G₂ = 0,70 кг/с, воздуха G₁ = 0,8 кг/с.

Решение

1. Температура воздуха на выходе из аппарата при эффективности теплообменника.

55 °C

2. Средняя температура воздуха.

3. Теплофизические свойства воздуха при

0,705

4. Тепловая мощность аппарата

* 1005 * (55-11) = 35376 Вт

5. Температура греющего теплоносителя (воды) на выходе из аппарата.

Здесь теплоемкость воды взята при средней температуре воды 48

Проверяем значение средней температуры воды.

Оно близко к ранее принятому , поэтому окончательно

6. Теплофизические свойства воды при

7. Мощность, затрачиваемая на прокачку воды по трубам с внутренним диаметром d₂и длиной L, может быть рассчитана по формуле:

где η = 0,65 – КПД насоса; ∆Р=ξρ₂W₂L/2 d₂∆Р–гидравлическое сопртивление.

м/с

8. Число Рейнольдса для воды

т.е. соответствует развитому турбулентному режиму течения.

9. Число Нуссельта при турбулентном течении воды в трубе.

10. Коэффициент теплопередачи со стороны воды.

11. Число Рейнольдса для воздуха.

12. Число Нуссельта.

13. Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха

14. Эффективность оребрения:

Эффективная высота круглого ребра