Temperaturverlust beim Verdampfen. Über die Zuverlässigkeit und Sicherheit industrieller Dampfleitungen, die für den Transport von überhitztem Dampf ausgelegt sind, aber unter den Bedingungen des Transports von Nassdampf betrieben werden

Beim Verdampfen von Lösungen treten Temperaturverluste auf, deren Gesamtwert die Summe der physikalisch-chemischen (Konzentrations-) Temperatursenkung der hydrostatischen Depression und der hydraulischen Depression ist

Die physikalisch-chemische Temperaturerniedrigung ist gleich der Differenz zwischen dem Siedepunkt der Lösung und dem Siedepunkt des reinen Lösungsmittels (Sekundärdampftemperatur) bei gegebenem Druck. Die Lösung siedet bei einer höheren Temperatur als das reine Lösungsmittel. Bei NaCl-Kochsalzlösung steigt mit zunehmender Konzentration der Siedepunkt an, bis die Lösung eine Grenzkonzentration von 26 % erreicht. Bei dieser Konzentration und Luftdruck die Lösung siedet bei einer Temperatur von 107,5 o C und die freigesetzten Lösungsmitteldämpfe haben eine Temperatur von 100 o C, d.h. Siedepunkt von reinem Wasser.

Wenn also die Lösung im Verdampfer siedet, ist die Temperatur des freigesetzten Dampfes immer niedriger als der Siedepunkt der Lösung. Diese Temperaturdifferenz wird als physikalisch-chemische Temperaturdepression oder einfach bezeichnet Temperaturdepression und bezeichnen:

(1.6)

wo ist der siedepunkt der lösung ; T w.p ist die Temperatur der freigesetzten Dämpfe des Lösungsmittels (Wasser).

Die Temperaturdepression nimmt mit zunehmender Lösungskonzentration zu und ist für verschiedene Lösungen unterschiedlich. Handbücher geben normalerweise Werte der Temperaturerniedrigung für siedende Lösungen bei normalem atmosphärischem Druck an. Um den Temperaturabfall von Lösungen bei anderen als den normalen Drücken zu berechnen, verwenden Sie bei Vorhandensein von Daten aus den Tabellen für den normalen Druck die Formel von I.A. Tischchenko

(1.7)

wo ist der Temperaturabfall bei einem gegebenen Druck; - Temperatursenkung bei Normaldruck; T ist der absolute Siedepunkt von Wasser bei einem bestimmten Druck; R ist die Verdampfungswärme von Wasser bei einem gegebenen Druck.

Formel (1.7) liefert nur für zufriedenstellende Ergebnisse wässrige Lösungen mit niedriger Temperaturdepression.

Die Werte der normalen Temperatursenkung für einige Lösungen sind in Abhängigkeit von ihrer Konzentration in den Abb. 1.4.

Bei der Bestimmung der Temperaturdepression nach Formel (1.6) ist es notwendig, den Siedepunkt der Lösung bei verschiedenen Drücken zu bestimmen. Dazu können Sie das empirische Gesetz von Babo verwenden, nach dem das Verhältnis des Sättigungsdrucks von Dampf p p bei gleicher Temperatur gibt es für eine gegebene Konzentration einen konstanten Wert, unabhängig vom Siedepunkt, d.h.

. (1.8)

Reis. 1.4. Änderung der Temperaturerniedrigung in Abhängigkeit von der Konzentration der Lösung beim Sieden:

1 - KOH; 2 - KCI; 3 - KJ; 4 - KNO 3 ; 5 - K2CO3; 6 - MgCl 2 ; 7 - MgSO 4 ; 8 - NaOH; 9 - NaNO 3 ; 10 - NaCl; 11 - Na2S04; 12 - NH 4 NO 3; 13 - C5H10O5; 14 - CaCl 2 ; 15 - K 2 Cr 2 O 7

Wenn also der Siedepunkt einer Lösung einer gegebenen Konzentration bei atmosphärischem Druck bekannt ist, dann ist es einfach, ihren Siedepunkt bei jedem anderen Druck zu berechnen. Zu beachten ist, dass das Gesetz von Babo nur für verdünnte (schwach konzentrierte) Lösungen ausreichend genaue Ergebnisse liefert.

Auf Abb. 1.5. Dargestellt sind das Schema und das Temperaturdiagramm der Verdampferanlage unter Berücksichtigung aller Arten von Vertiefungen.

Auf der Abszisse des Diagramms sind Temperaturen und auf der y-Achse die Positionen der Temperaturpunkte in der Anlage dargestellt. Demnach entspricht Punkt 4 dem mittleren Siedepunkt der Lösung, und die Differenz zwischen den Punkten 4 und 7 charakterisiert alle Arten von Vertiefungen. Daher ist die Differenz zwischen den Temperaturen von Heizdampf (Punkt 2) und siedender Lösung (Punkt 4). nützlicher Temperaturunterschied.

Reis. 1.5. Schema der Apparatur und Temperaturdiagramm der Verdampferanlage:

1-2-Kondensation von Heizdampf (ohne Kondensatkühlung); 3-5 - Änderung des Siedepunkts unter Einwirkung der hydrostatischen Flüssigkeitssäule; 4 – Siedepunkt der Lösung; 5-6 Konzentrationstemperatursenkung; 6-7-hydrodynamische Temperatursenkung

Beim Eindampfen von umlaufenden Lösungen ist die Temperaturerniedrigung aus der Endkonzentration der Lösung zu berechnen und bei fehlender Umwälzung, d.h. mit einer einzigen Passage der Lösung, entsprechend ihrer durchschnittlichen Konzentration im Körper.

Eine Erhöhung des Siedepunktes von Lösungen bedingt hydrostatischer Druck. Im Verdampfer ist der Druck auf die Flüssigkeit in der oberen und unteren Schicht nicht gleich, daher ist auch der Siedepunkt der Lösung über die gesamte Höhe der Apparatur unterschiedlich. Dampfblasen befinden sich in den unteren Schichten der Flüssigkeit und müssen daher haben mehr Druck als an der Oberfläche. Das erklärt mehr hohe Temperatur kochende Flüssigkeit in den unteren Schichten.

Der hydrostatische Druck in der mittleren Schicht ist gleich, Pa,

(1.9)

wo ist die dichte der lösung in P- Gebäude, kg / m 3; Höhe der Flüssigkeitssäule im Gerät, m; G- Erdbeschleunigung, m/s 2 .

Wenn wir diesen Druck zum Druck im Dampfraum der Apparatur addieren, erhalten wir Gesamtdruck In der durchschnittlichen Tiefe der Flüssigkeit und gemäß den Tabellen für gesättigten Wasserdampf wird der diesem Druck entsprechende Siedepunkt von Wasser gefunden. Subtrahiert man von der gefundenen Temperatur den Siedepunkt von Wasser bei einem gegebenen Druck im Dampfraum, erhält man den Temperaturverlust durch den hydrostatischen Druck. In Zukunft wird dieser Verlust für einzelne Rümpfe mit bezeichnet

In der Praxis hat der hydrostatische Druck einen geringeren Einfluss auf die Temperaturverluste als sich aus Formel (1.9) ergibt, da beim Sieden ein Dampf-Flüssigkeits-Gemisch entsteht und damit die Dichte der Flüssigkeitssäule in den Rohren stark abnimmt.

Der hydrostatische Effekt soll minimiert werden, indem Verdampfer so konstruiert werden, dass der Verdampfungsprozess in einer sehr dünnen Schicht abläuft. Es kann davon ausgegangen werden, dass bei Filmapparaten der Einfluss des hydrostatischen Drucks fast vollständig eliminiert wird.

Sekundäre Dampfkühlung in Dampfleitungen zwischen Mänteln. Der Sekundärdampf, der vom Dampfraum des vorherigen Gehäuses zur Heizkammer des nächsten Gehäuses folgt, muss einen gewissen Widerstand überwinden; dies bewirkt eine Abnahme seines Drucks, was zu einer Abnahme der Temperatur des Dampfes führt. Dabei gilt, je größer die Dampfgeschwindigkeit in der Dampfleitung und je länger die Dampfleitung ist, desto größer ist der Temperaturabfall. Auf der Grundlage experimenteller Daten wird normalerweise angenommen, dass der Temperaturabfall in den Dampfleitungen zwischen allen Gebäuden gleich ist und für jedes Gerät ohne großen Fehler 0,5 bis 1,5 ° C beträgt.

1.3. Typische Bauformen von Verdampfern

Die Literatur beschreibt große Menge Entwürfe von Geräten, die früher und heute in der Chemie-, Zucker- und anderen Industrien verwendet wurden. Es gibt keine strenge und allgemein akzeptierte Klassifizierung von Verdampfern, aber sie können nach einer Reihe von Kriterien klassifiziert werden:

Je nach Lage der Heizfläche - horizontal, vertikal und seltener geneigt;

Je nach Art des Wärmeträgers - mit Dampfheizung, Gasheizung, Heizung mit Hochtemperaturwärmeträgern (Öl, Dutherm, Wasser unter Hochdruck), mit Elektroheizung. Am häufigsten wird eine Dampfheizung verwendet, daher wird in Zukunft auf Geräte mit Dampfheizung geachtet;

Je nach Art der Kühlmittelzufuhr - mit Zufuhr des Kühlmittels in die Rohre (Kochen in großem Volumen) oder in den Ringraum (Kochen in den Kesselrohren);

Je nach Zirkulationsmodus - mit natürlicher und künstlicher (Zwangs-) Zirkulation;

Je nach Auflagenvielfalt - mit einfacher und mehrfacher Auflage;

Nach Art der Heizfläche - mit Dampfmantel, Serpentin und am häufigsten mit einer rohrförmigen Oberfläche in verschiedenen Konfigurationen.

An die Auslegung von Verdampfern werden folgende Anforderungen gestellt:

Einfachheit, Kompaktheit, Zuverlässigkeit, Herstellbarkeit, Installation und Reparatur;

Standardisierung von Komponenten und Teilen;

Einhaltung des geforderten Regimes (Temperatur, Druck, Verweilzeit der Lösung in der Apparatur), Gewinnung eines Zwischenprodukts oder Produkts in der geforderten Qualität und geforderten Konzentration, Stabilität im Betrieb, möglichst längerer Betrieb der Apparatur zwischen den Reinigungen mit minimaler Ausfällung die Wärmetauscherfläche, Wartungsfreundlichkeit, Regulierung und Arbeitskontrolle;

Hohe Wärmeübertragungsrate (high value ZU), geringes Gewicht und niedrige Kosten pro Quadratmeter Heizflächen.

Ein wichtigeres Merkmal der Klassifizierung von Verdampfern ist die Art der Bewegung von Lösungen in der Vorrichtung und die Häufigkeit ihrer Zirkulation. Man kann abscheiden: die Geräte mit dem natürlichen Kreislauf der Lösung; mit Zwangsumlauf und Folie. Eine Sonderstellung nehmen Kontaktverdampfer mit Tauchbrennern ein.

1.3.1. Zirkulation von Lösungen in Verdampfern

Die Zirkulation von Lösungen in Verdampfern verbessert die Wärmeübertragung und reduziert Salzablagerungen an den Rohrwänden. Die in der Lösung gebildeten Kristalle werden in speziellen Salzabscheidern, Filtern und Zentrifugen vom Zellstoff getrennt. Um eine Verkrustung der Heizfläche zu vermeiden, muss die Geschwindigkeit der Lösung am Eintritt in die Heizrohre mindestens 2,5 m/s betragen.

In Apparaten kann eine einfache und mehrfache Umwälzung der Lösung verwendet werden, und eine mehrfache Umwälzung kann natürlich und erzwungen sein.

Das Umlaufverhältnis K ist das Verhältnis der Lösungsmenge G, kg/h, die durch den Abschnitt des Lösungsraums des Verdampfers zirkulieren, auf die Menge an verdunsteter Feuchtigkeit W, kg/h:

ZU =G/W. (1.10)

Naturumlauf (Abb. 1.6) entsteht durch den Dichteunterschied der siedenden Lösung in den Fallrohren und der siedenden Lösung in den Steigrohren. Fahrdruck R dv in der Zirkulationskreislänge L lässt sich durch folgende Formel ausdrücken:

R dw = L(). (1.11)

Im stationären Umlaufmodus wird dieser Druck durch die Summe der hydraulischen Widerstände in den Senk- und Hebekanälen des Kreislaufs ausgeglichen:

R dw = (1.12)

Je weniger, d.h. Je größer der Dampfanteil im Dampf-Flüssigkeits-Gemisch, desto größer die Förderhöhe und desto höher die Umwälzleistung. Mit zunehmender Geschwindigkeit der Lösung steigt der hydraulische Widerstand des Trakts. Die Zirkulationsgeschwindigkeit der Lösung kann durch gemeinsames Lösen der Gleichungen (1.11) und (1.12) ermittelt werden, wenn der treibende Druck und der Widerstand im Kreislauf als Funktion der Zirkulationsgeschwindigkeit ausgedrückt werden. Die Berechnung erfolgt unter Berücksichtigung folgender Annahmen:

1. Die Geschwindigkeit des Dampfes relativ zur Lösung ist Null.

2. Der Wärmeübergangskoeffizient und die Temperaturdifferenz zwischen dem Heizdampf und der Lösung entlang der Höhe der Rohre werden als konstant angenommen.

3. Das Konzept der reduzierten Geschwindigkeit wird eingeführt - die Geschwindigkeit einer der Phasen, bezogen auf den Gesamtquerschnitt des Kanals. Die reduzierte Dampfgeschwindigkeit, die sich am Ausgang des Kesselrohrs bildet, wird also durch die Gleichheit ausgedrückt

=W

Wo W=- Dampfleistung des Kesselrohres, kg/s; - Dampfdichte, kg / m 3; R– Verdampfungswärme des Sekundärdampfes, kJ/kg; D ext und L 1 – Innendurchmesser und Länge des Kesselrohrs, m; ZU- Wärmedurchgangskoeffizient, W / (m 2 K); - Temperaturdifferenz zwischen dem Heizdampf und der siedenden Lösung, K.

Abramov S. R., Leiter der ODS
OAO "Penza Heat Network Company", Penza

JSC "Penza Heat Network Company" verfügt über drei Quellen für die paarweise Lieferung von Wärmeenergie an die Verbraucher in der Stadt. Die Haupt- und einzigen Verbraucher sind Industrieunternehmen. Unter diesen Bedingungen betrug die Gesamtzufuhr an thermischer Energie in Dampf aus CHPP-1 (nehmen wir eine der Quellen) im Jahr 1993 372,1 t/h (mit Verlusten von etwa 10 %). Infolge einer Produktionsreduzierung bei einigen Verbrauchern, der Umstellung einiger Verbraucher auf eigene Kesselhäuser sowie der Schließung einiger Produktionsstätten aufgrund ihrer Insolvenz im Zeitraum von 1993 bis 2005 kam es zu einem Rückgang der verbrauch von thermischer Energie in Dampf und dementsprechend seine Lieferung von Kollektoren. Im Jahr 2005 beträgt der Verbrauch an thermischer Energie im Dampf bei CHPP-1 in einem guten Szenario 43 t/h, aber die Lieferung aus den Kollektoren beträgt in diesem Fall 95 t/h, d.h. Verluste betragen 50-60% des freigesetzten Dampfes. Dasselbe gilt für andere Quellen. In einigen Dampfleitungen erreicht der Wärmeenergieverlust den Punkt der Absurdität (sie betragen 70-90%). Fast alle Verbraucher an Dampfleitungen haben Dosiereinheiten. Vergleicht man die Verlustmenge im Jahr 1993 (37,2 t/h oder 26,04 Gcal/h) mit der Verlustmenge im Jahr 2005 (52 t/h oder 36,4 Gcal/h), sehen wir einen deutlichen Anstieg der Verluste in physikalischer Hinsicht (in t /h ), bzw. um 14,8 t/h (bzw. 10,36 Gcal/h). In Anbetracht der Geldsituation sehen wir das bei einem Tarif für 1 Gcal in einem Paar von 371,06 Rubel. wir sind dabei dieser Moment stündlich im Urlaub für 24675,49 Rubel. wir verlieren 13506,58 Rubel. beim Verkauf von 11168,91 Rubel. Wie viel wird es in einem Jahr sein? Von einer Station in der Umsetzung von 97839651,60 Rubel. Verluste werden 118317640,80 Rubel betragen. Und das nur für eine Station eines Stromnetzes! Und wenn Sie die RAO nehmen? Das sind enorme Verluste.

Das beschriebene Bild zeigt die ganze Unrentabilität der paarweisen Versorgung der Verbraucher mit thermischer Energie zu heutigen Bedingungen. Wir können uns jedoch nicht vollständig weigern, Verbraucher mit thermischer Energie in Form von Dampf zu beliefern, da wir in dieser Art von Aktivität Monopolisten sind.

Im Zusammenhang mit all dem oben Gesagten suchten wir unter Einbeziehung verschiedener Spezialisten, darunter Ural ORGRESS, nach einem Ausweg aus dieser Situation.

Es wurden Dampfleitungen getestet, an den Dampfleitungen wurde eine Wärmedämmung gemäß den Anforderungen von SNiP mit einer Dicke von 200 mm angebracht. Tests und Installation der Wärmedämmung gemäß SNiP haben gezeigt, dass die Verluste bei maximalem Dampfverbrauch der Verbraucher reduziert werden, aber in einer Arbeitsumgebung bleiben die Verluste auf dem gleichen Niveau. Der einzige Erfolg ist die Verschiebung kritischer Punkt der Übergang des Dampfes von einem überhitzten Zustand in einen gesättigten Zustand entlang der Länge der Dampfleitung und eine Verbesserung der Dampfqualität für die Verbraucher (der Druck blieb auf dem gleichen Niveau und die Temperatur stieg von 180 0 С auf 200 0 С). ).

Wir haben den Betrieb der Dampfleitung im Normalmodus fotografiert. Es wurde eine luftverlegende Dampfleitung mit einer Länge von 3150 m und einem Durchmesser von 500-400 mm genommen. Die Leistung der Quelle während des Tests betrug 41,5-42,0 t/h bei einer Temperatur von 260-270 0 C, und der Verbraucher erhielt 35,0 t/h bei einer Temperatur von 209-210 0 C. Die Verluste betrugen 6,5-7, 0 t/h Dampf und Gewichtsverlust traten auf, wenn keine Dampflecks aus der Dampfleitung auftraten.

Die Parameter des von den Verbrauchern empfangenen Dampfes entsprechen gemäß den Messwerten der Instrumente den Parametern des überhitzten Dampfes, d.h. es sollte keine Feuchtigkeit vorhanden sein. Wenn man jedoch all das oben analysiert, liegt der Schluss nahe, dass immer noch Feuchtigkeit vorhanden ist.

Dieses Thema wird von Ph.D. Yu.V. Rubinshtein (CJSC Energoinzhtsentr, St. Petersburg) in seinem Artikel „Gas- und Dampfdurchflussmessungen“ (Über die kommerzielle Messung von Dampf in Dampfwärmeversorgungssystemen).

Wir haben ein Verfahren zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts von Dampf entwickelt und ein Gerät (KU-1) zu seiner Bestimmung konstruiert. Die Technik wurde 2002 in das Bundesregister in Moskau eingetragen. Die Berechnung nach dem Verfahren erfolgt nach einem indirekten Verfahren nach der Menge an Wärmeenergie, die in der kalorimetrischen Anlage durch eine Dampfprobe aus der Dampfleitung auf das Wasser übertragen wird. Mit dieser Einstellung können Sie die Feuchtigkeit des vom Verbraucher empfangenen Dampfes bestimmen und eine Korrektur für die Messwerte seines Messgeräts vornehmen. Indem wir diese Korrektur einführen, finden wir die verlorene Masse. Die von uns entwickelte Einheit (KU-1) kann vielen Energietechnikern Gewinn bringen. Geschätzte Kosten Installation von 50 Tausend Rubel. Die Einnahmen aus der Umsetzung sind sofort bewertbar. Es ist nur notwendig, es unter seine Verwendung zu bringen Rechtsrahmen.

Mit reduziertem Dampfverbrauch Industrieunternehmen wurde die Produktionsauswahl der Turbinen reduziert. An der zweiten Wärmeenergiequelle in Pensa (CHPP-2) sind Gegendruckturbinen R-12-35/5m mit einem Arbeitsgegendruck von 9-10 kgf/cm 2 (Leistung bei Volllast 8,4 MW) installiert. Wir haben den Gegendruck in der Turbine auf 3 kgf/cm2 reduziert und eine Leistung der Turbine von 12 MW bei Volllast erzielt, und der Abdampf wurde an die Warmwasserbereiter des Netzes abgegeben, ohne die ROU einzuschalten. So reduzierten wir das Spezifische und erhielten zusätzlicher Gewinn aus dem Verkauf von zusätzlichen 3,6 MWh Strom bei Volllast. In monetärer Hinsicht ergibt dies einen stündlichen Zusatzgewinn.

Wir interessieren uns sehr für das Vorhandensein von Problemen mit dem Verlust von Wärmeenergie im Dampf während seines Transports zu Verbrauchern in anderen Regionen. Vor allem, wenn die Länge der Dampfleitungen 5-6 km mit einem Durchmesser von 600-300 mm (Längenänderung) beträgt.

Ich würde gerne hören, welche Maßnahmen in anderen Regionen zu diesem Thema ergriffen werden.

Quantitative Bewertung des Ungleichgewichts des Dampf- und Wärmeverbrauchs in Dampfversorgungssystemen

K. t. n. SD Sodnomov,

AssistenzprofessorIn Abteilung „Wärme- und Gasversorgung Und Belüftung",

Ostsibirisch Zustand technologisch Universität,

Ulan-Ude, Republik Burjatien

Derzeit wird das Gleichgewicht zwischen Wärmebereitstellung und -verbrauch in Dampfversorgungssystemen durch die Messwerte von Messgeräten an der Wärmequelle und an den Verbrauchern bestimmt. Die Differenz der Messwerte dieser Geräte wird auf den tatsächlichen Wärmeverlust bezogen und bei der Tarifierung von thermischer Energie in Form von Dampf berücksichtigt.

Zuvor, als die Dampfleitung nahe der Auslegungslast betrieben wurde, betrugen diese Verluste 1015 %, und niemand hatte Fragen dazu. In den letzten zehn Jahren aufgrund des Rückgangs industrielle Produktion Es gab eine Änderung des Arbeitsplans und eine Reduzierung des Dampfverbrauchs. Gleichzeitig nahm das Ungleichgewicht zwischen Verbrauch und Wärmebereitstellung stark zu und begann 50-70% zu betragen.

Unter diesen Bedingungen traten Probleme auf, vor allem seitens der Verbraucher, die es für unzumutbar hielten, derart große Wärmeverluste in den Tarif einzubeziehen. Wie ist die Struktur dieser Verluste? Wie kann man die Probleme der Effizienzsteigerung von Dampfversorgungssystemen bewusst lösen? Um diese Probleme zu lösen, ist es notwendig, die Struktur des Ungleichgewichts zu identifizieren, um die normativen und überschüssigen Wärmeenergieverluste zu bewerten.

Für Quantifizierung Unwucht wurde das am Lehrstuhl für Lehrzwecke entwickelte Programm zur hydraulischen Berechnung der Heißdampfleitung verbessert. In Anbetracht dessen, dass mit einem Rückgang des Dampfverbrauchs bei den Verbrauchern die Kühlmittelgeschwindigkeiten abnehmen und die relativen Wärmeverluste während des Transports zunehmen. Dies führt dazu, dass der überhitzte Dampf unter Bildung von Kondensat in einen gesättigten Zustand übergeht. Daher wurde ein Unterprogramm entwickelt, das es ermöglicht: den Bereich zu bestimmen, wo der überhitzte Dampf in einen gesättigten Zustand übergeht; Bestimmen Sie die Länge, bei der der Dampf zu kondensieren beginnt, und führen Sie dann eine hydraulische Berechnung der Sattdampfleitung durch. Bestimmen Sie die Menge des gebildeten Kondensats und den Wärmeverlust während des Transports. Zur Bestimmung der Dichte, der isobaren Wärmekapazität und der latenten Verdampfungswärme durch die Enddampfparameter (P, T) wurden vereinfachte Gleichungen verwendet, die auf der Grundlage einer Annäherung an tabellarische Daten erhalten wurden, die die Eigenschaften von Wasser und Dampf im Druckbereich von beschreiben 0,002 + 4 MPa und Sättigungstemperaturen bis 660 ° C .

Normative Wärmeverluste in Umfeld wurden durch die Formel bestimmt:

wo q - spezifisch linear Hitzeverlust Dampfleitung; L ist die Länge der Dampfleitung, m; c - Koeffizient der lokalen Wärmeverluste.

Mit Dampflecks verbundene Wärmeverluste wurden nach folgender Methode bestimmt:

wobei Gnn - normalisierte Dampfverluste für den betrachteten Zeitraum (Monat, Jahr), t; I s - Enthalpie des Dampfes bei mittleren Drücken und Temperaturen des Dampfes entlang der Leitung an der Wärmequelle und an den Verbrauchern, kJ / kg; ^ - Enthalpie kaltes Wasser, kJ/kg.

Normalisierte Dampfverluste für den Betrachtungszeitraum:

wobei V™ das durchschnittliche jährliche Volumen von Dampfnetzen ist, m 3; p p - Dampfdichte bei mittlerem Druck und mittlerer Temperatur entlang der Leitungen von der Wärmequelle zum Verbraucher, kg / m 3; n ist die durchschnittliche jährliche Betriebsstundenzahl von Dampfnetzen, h.

Die metrologische Komponente der Unterschätzung des Dampfverbrauchs wurde unter Berücksichtigung der Regeln RD-50-213-80 bestimmt. Wenn die Durchflussmessung unter Bedingungen durchgeführt wird, unter denen die Dampfparameter von den Parametern abweichen, die für die Berechnung der Verengungsvorrichtungen angenommen wurden, muss zur Bestimmung der tatsächlichen Durchflussraten gemäß den Instrumentenablesungen nach der Formel neu berechnet werden :

wo Q m . A. - tatsächlicher Dampfverbrauch der Masse, t/h; Q m - Massendurchsatz von Dampf gemäß Instrumentenablesungen, t/h; p A - tatsächliche Dampfdichte, kg / m 3; c ist die berechnete Dampfdichte, kg / m 3.

Zur Bewertung der Wärmeverluste im Dampfversorgungssystem wurde die Dampfleitung Ulan-Ude POSH betrachtet, die durch folgende Indikatoren gekennzeichnet ist:

Gesamtdampfverbrauch für Februar - 34512 Tonnen/Monat;

durchschnittlicher stündlicher Dampfverbrauch - 51,36 t/h;

durchschnittliche Dampftemperatur - 297 ° C;

durchschnittlicher Dampfdruck - 8,8 kgf / cm 2;

durchschnittliche Außentemperatur - 20,9 ° C;

Länge der Hauptstraße - 6001 m (davon 500 mm Durchmesser - 3289 m);

Wärmeungleichgewicht in der Dampfleitung - 60,3%.

Als Ergebnis der hydraulischen Berechnung wurden die Dampfparameter am Anfang und am Ende des berechneten Abschnitts, die Kühlmittelgeschwindigkeit bestimmt und die Abschnitte mit Kondensatbildung und damit verbundenen Wärmeverlusten identifiziert. Die restlichen Komponenten wurden nach obigem Verfahren bestimmt. Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass bei einer durchschnittlichen stündlichen Dampflieferung aus dem BHKW von 51,35 t/h 29,62 t/h (57,67 %) an die Verbraucher abgegeben wurden, die Dampfverbrauchsverluste 21,74 t/h (42,33 %) betragen. Davon sind die Dampfverluste wie folgt:

mit dem gebildeten Kondensat - 11,78 t/h (22,936%);

metrologisch aufgrund der Tatsache, dass Verbraucher Änderungen der Instrumentenablesungen nicht berücksichtigen - 7,405 t / h (14,42%);

nicht berücksichtigte Dampfverluste - 2,555 t/h (4,98 %). Nicht berücksichtigte Dampfverluste können erklärt werden

Mittelung der Parameter beim Übergang vom durchschnittlichen Monatssaldo zum durchschnittlichen Stundensaldo, einige Annäherungen in den Berechnungen, und außerdem haben die Instrumente einen Fehler von 2-5%.

Was die Bilanz in Bezug auf die thermische Energie des freigesetzten Dampfes betrifft, so sind die Berechnungsergebnisse in der Tabelle dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass bei einem Ungleichgewicht von 60,3 % die Standardwärmeverluste 51,785 % betragen, überschüssige Wärmeverluste, die bei der Berechnung nicht berücksichtigt werden - 8,514 %. So wurde die Struktur der Wärmeverluste bestimmt und eine Methode zur Quantifizierung des Ungleichgewichts im Dampf- und Wärmeenergieverbrauch entwickelt.

Tisch. Ergebnisse Berechnungen Verluste Thermal- Energie v Dampfleitung NEP Ulan-Ude.

Dampfversorgung Dampfleitung überhitzter Dampf

Literatur

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• 3. Rivkin S.L., Aleksandrov A.A. Thermophysikalische Eigenschaften von Wasser und Dampf. - M.: Energie 1980 - 424 S.
• 4. Bestimmung der betriebstechnischen Kosten (Verluste) von Ressourcen, die bei der Berechnung der Leistungen für die Übertragung von Wärmeenergie und Kühlmittel berücksichtigt werden. Dekret der FEC der Russischen Föderation vom 14. Mai 2003 Nr. 37-3/1.
• 5. RD-50-213-80. Regeln für die Durchflussmessung von Gasen und Flüssigkeiten mit Standardblendengeräten. M.: Normenverlag. 1982

A. fliegender Dampf, verursacht durch das Fehlen oder Versagen des Kondensatableiters (c.o.). Die bedeutendste Verlustquelle ist der Überflugdampf. Ein klassisches Beispiel für ein missverstandenes System ist das absichtliche Versäumnis, einen F.O. in sogenannten geschlossenen Systemen, wenn der Dampf immer irgendwo kondensiert und in den Heizraum zurückkehrt.

Diese Verluste sind während des Anlaufens und Aufwärmens des SPI besonders hoch. "Wirtschaft" auf k.o. und deren Installation mit zu geringem Durchsatz, der erforderlich ist, um die erhöhte Kondensatmenge automatisch abzuleiten, führen dazu, dass Umgehungen geöffnet oder Kondensat in den Abfluss geleitet werden müssen. Die Aufwärmzeit des Systems erhöht sich um ein Vielfaches, die Verluste sind offensichtlich. Also k.o. sollten ausreichend versorgt sein Bandbreite, um die Entfernung von Kondensat während der Start- und Übergangsbedingungen sicherzustellen. Je nach Art der Wärmetauscherausrüstung kann die Durchsatzspanne zwischen 2 und 5 liegen.

Zur Vermeidung von Wasserschlägen und unproduktiven manuellen Abschlämmungen ist eine automatische Kondensatableitung bei Abschaltungen des SPI oder bei Lastschwankungen durch den Einbau eines c.o. mit unterschiedlichen Betriebsdruckbereichen, Zwischenstationen zum Sammeln und Abpumpen von Kondensat oder Zwangsbelüftung von Wärmetauschern. Die konkrete Umsetzung hängt von den tatsächlichen technischen und wirtschaftlichen Gegebenheiten ab.Insbesondere ist zu beachten, dass die f.d. bei einem umgekehrten Becher schließt es bei einem Druckabfall, der seinen Betriebsbereich überschreitet. Daher ist das unten gezeigte Schema zum automatischen Entleeren des Wärmetauschers bei einem Abfall des Dampfdrucks einfach zu implementieren, zuverlässig und effizient.

Es sollte bedacht werden, dass Dampfverluste durch ungeregelte Öffnungen kontinuierlich sind und alle Mittel zur Simulation von f.r. ungeregelte Geräte wie „geschlossenes Ventil“, Wasserdichtung etc. letztendlich zu einem größeren Verlust als dem anfänglichen Gewinn führen. Tabelle 1 gibt ein Beispiel für die Dampfmenge, die aufgrund von Lecks durch die Löcher bei verschiedenen Dampfdrücken unwiederbringlich verloren geht.

Tabelle 1. Dampf tritt durch Löcher mit verschiedenen Durchmessern aus
Druck. bari	Nominaler Lochdurchmesser	Dampfverluste, Tonnen / Monat
	21/8" (3,2 mm)
	¼" (6,4 mm)	15.1
	½" (25mm)	61.2
	81/8" (3,2 mm)	11.5
	¼" (6,4 mm)	41.7
	½" (25mm)	183.6
	105/64" (1,9 mm)
	#38 (2,5 mm)	14.4
	1/8" (3,2 mm)	21.6
	205/64" (1,9 mm)	16.6
	#38 (2,5 mm)	27.4
	1/8" (3,2 mm)	41.8

Die Ausgangsdaten für die Berechnung der Verluste bei Nichtrücklauf des Kondensats sind: Kaltwasserkosten für Nachspeisung, Chemikalien, Gas und Strom.
Man sollte auch den Verlust bedenken Aussehen Gebäuden und darüber hinaus die Zerstörung umschließender Strukturen durch ständiges "Aufschwimmen" von Entwässerungsstellen.

G. Anwesenheit von Luft und nicht kondensierbaren Gasen im Dampf

Luft hat bekanntlich hervorragende Wärmedämmeigenschaften und kann sich beim Kondensieren von Dampf bilden intern Oberflächen der Wärmeübertragung, eine Art Beschichtung, die die Effizienz der Wärmeübertragung verhindert (Tabelle 2).

Tab. 2. Absenken der Temperatur des Dampf-Luft-Gemisches in Abhängigkeit vom Luftgehalt.

Druck	Sattdampftemperatur	Dampf-Luft-Gemischtemperatur in Abhängigkeit von der Luftvolumenmenge, °C
Bauchmuskeln.	°C	10%20%30%
	120,2	116,7113,0110,0
	143,6	140,0135,5131,1
	158,8	154,5150,3145,1
	170,4	165,9161,3155,9
	179,9	175,4170,4165,0

Die gasförmige Freisetzung von CO2 bei der Dampfkondensation führt bei Anwesenheit von Feuchtigkeit in der Rohrleitung zur Bildung von Kohlensäure, die für Metalle äußerst schädlich ist und die Hauptursache für Korrosion von Rohrleitungen und Wärmetauschern ist. Andererseits ist die betriebliche Entgasung von Geräten, z wirksames Werkzeug Korrosionsschutz von Metallen, gibt CO2 in die Atmosphäre ab und trägt zur Entstehung des Treibhauseffekts bei. Nur die Reduzierung des Dampfverbrauchs ist der kardinale Weg zur Bekämpfung von CO2-Emissionen und der rationelle Einsatz von c.o. ist hier die effektivste Waffe. D. Verwenden Sie keinen Flash-Dampf .

Bei erheblichen Entspannungsdampfmengen sollte die Möglichkeit des direkten Einsatzes in Systemen mit konstanter Wärmelast geprüft werden. Im Tisch. 3 zeigt die Berechnung der Entspannungsdampferzeugung.
Entspannungsdampf ist das Ergebnis des Bewegens von heißem Kondensat unter hohem Druck in einen Behälter oder eine Rohrleitung unter niedrigerem Druck. Ein typisches Beispiel ist der „schwimmende“ atmosphärische Kondensatbehälter, bei dem die im Kondensat enthaltene Wärme verbleibt hoher Druck bei einem niedrigeren Siedepunkt freigesetzt.
Bei erheblichen Entspannungsdampfmengen sollte die Möglichkeit des direkten Einsatzes in Systemen mit konstanter Wärmelast geprüft werden.
Nomogramm 1 zeigt den Sekundärdampfanteil in % der aufkochenden Kondensatmenge in Abhängigkeit vom Druckabfall des Kondensats. Nomogramm 1. Berechnung des Entspannungsdampfes.
E. Verwendung von überhitztem Dampf statt trockenem Sattdampf.

Sofern Prozessbeschränkungen nicht die Verwendung von überhitztem Hochdruckdampf erfordern, sollte immer gesättigter Trockendampf mit dem niedrigsten Druck verwendet werden.
Dadurch können Sie die gesamte latente Verdampfungswärme nutzen, die mehr hat hohe Werte bei niedrige Drücke, stabile Wärmeübertragungsprozesse erreichen, Gerätebelastung reduzieren, Lebensdauer von Aggregaten, Armaturen und Rohrverbindungen erhöhen.
Die Verwendung von Nassdampf erfolgt ausnahmsweise nur beim Einsatz in Endprodukt, insbesondere beim Befeuchten von Materialien. Daher ist es ratsam, in solchen Fällen zu verwenden besondere Mittel Feuchtigkeit an Endstadien Dampftransport zum Produkt.

UND. Mangelnde Beachtung des Prinzips der notwendigen Vielfalt
Unaufmerksamkeit gegenüber der Vielfalt möglicher Schemata automatische Kontrolle, abhängig von den spezifischen Nutzungsbedingungen, dem Konservatismus und dem NutzungswunschtypischSchema kann eine Quelle unbeabsichtigter Verluste sein.

Z. Thermoschocks und Hydroschocks.
Thermische und hydraulische Schocks zerstören Dampfsysteme mit einem unsachgemäß organisierten System zum Sammeln und Ableiten von Kondensat. Die Verwendung von Dampf ist ohne sorgfältige Berücksichtigung aller Faktoren seiner Kondensation und seines Transports nicht möglich, die nicht nur die Effizienz, sondern auch die Leistung und Sicherheit des PCS als Ganzes beeinflussen.

Aus Formel (6.2) ist ersichtlich, dass Druckverluste in Rohrleitungen direkt proportional zur Dichte des Kühlmittels sind. Der Bereich der Temperaturschwankungen in Warmwasserbereitungsnetzen. Unter diesen Bedingungen beträgt die Dichte von Wasser .

Die Dichte von Sattdampf beträgt 2,45, d.h. etwa 400 mal kleiner.

Daher wird angenommen, dass die zulässige Dampfgeschwindigkeit in Rohrleitungen viel höher ist als in Wasserheizungsnetzen (etwa 10-20-mal).

Unterscheidungsmerkmal hydraulische Berechnung der Dampfleitung ist die Notwendigkeit, bei der Bestimmung der hydraulischen Verluste zu berücksichtigen Änderung der Dampfdichte.

Bei der Berechnung von Dampfleitungen wird die Dampfdichte in Abhängigkeit vom Druck gemäß den Tabellen ermittelt. Da der Dampfdruck wiederum von hydraulischen Verlusten abhängt, erfolgt die Berechnung von Dampfleitungen nach der Methode der sukzessiven Approximation. Zunächst werden die Druckverluste in der Strecke eingestellt, aus dem mittleren Druck die Dampfdichte ermittelt und anschließend die tatsächlichen Druckverluste berechnet. Wenn der Fehler nicht akzeptabel ist, berechnen Sie neu.

Bei der Berechnung von Dampfnetzen werden die Dampfdurchflussraten, sein Anfangsdruck und der erforderliche Druck vor Installationen, die Dampf verwenden, angegeben.

Der spezifische verfügbare Druckverlust in der Leitung und in separaten berechneten Abschnitten, , wird durch den verfügbaren Druckverlust bestimmt:

, (6.13)

wie lang ist die Hauptstraße der Siedlung, M; der Wert für verzweigte Dampfnetze beträgt 0,5.

Die Durchmesser der Dampfleitungen werden nach dem Nomogramm (Abb. 6.3) mit äquivalenter Rohrrauhigkeit gewählt mm und Dampfdichte kg / m 3. Gültige Werte R D und Dampfgeschwindigkeiten werden aus der durchschnittlichen tatsächlichen Dampfdichte berechnet:

Wo und Werte R und , gefunden aus Abb. 6.3. Gleichzeitig wird geprüft, dass die tatsächliche Dampfgeschwindigkeit die maximal zulässigen Werte nicht überschreitet: für Sattdampf MS; für überhitzt MS(Werte im Zähler werden für Dampfleitungen mit einem Durchmesser von bis zu 200 akzeptiert mm, im Nenner - mehr als 200 mm, für Wasserhähne können diese Werte um 30 % erhöht werden.

Da der Wert zu Beginn der Berechnung unbekannt ist, ergibt sich dieser mit anschließender Verfeinerung nach der Formel:

, (6.16)

wobei , das spezifische Gewicht des Dampfes am Anfang und am Ende des Abschnitts.

Kontrollfragen

1. Was sind die Aufgaben der hydraulischen Berechnung von Wärmenetzleitungen?

2. Wie groß ist die relative äquivalente Rauheit der Rohrleitungswand?

3. Geben Sie die wichtigsten Konstruktionsabhängigkeiten für die hydraulische Berechnung von Rohrleitungen eines Warmwasserbereitungsnetzes an. Wie groß ist der spezifische lineare Druckverlust in der Rohrleitung und wie groß ist er?

4. Geben Sie die Ausgangsdaten für die hydraulische Berechnung eines ausgedehnten Wassererwärmungsnetzes an. Wie ist die Reihenfolge der einzelnen Abrechnungsvorgänge?

5. Wie erfolgt die hydraulische Berechnung des Dampfheiznetzes?