Ciao! Il trasferimento di calore da parte dei sistemi di fornitura di calore viene effettuato nei dispositivi di riscaldamento dei sistemi di fornitura di calore interni dei consumatori. Il trasferimento di calore di questi dispositivi di riscaldamento viene utilizzato per giudicare la qualità dell'intera fornitura di teleriscaldamento. La modifica dei parametri e delle portate del vettore di calore in base alle effettive esigenze dei consumatori è chiamata regolazione della fornitura di calore.

La regolazione della fornitura di calore migliora la qualità della fornitura di calore, riduce il consumo eccessivo di energia termica e combustibile. Esistono i seguenti metodi di regolamentazione: regolamentazione centrale, di gruppo, locale e individuale.

Regolazione centralizzata - viene eseguita alla fonte di calore (CHP, locale caldaia) in base al tipo di carico prevalente nella maggior parte dei consumatori. Molto spesso, si tratta, ovviamente, di riscaldamento o di un carico congiunto sul riscaldamento e sulla fornitura di acqua calda. Meno spesso il carico sulla ventilazione, sulla tecnologia.

Regolazione di gruppo - effettuata nel punto di riscaldamento centralizzato (punti di riscaldamento centralizzato) per un gruppo della stessa tipologia di utenze, ad esempio per condomini. Il CTP mantiene i parametri necessari, vale a dire flusso e temperatura.

La regolamentazione locale è la regolamentazione negli ITP (centri termali individuali). In altre parole, nelle unità di riscaldamento. Qui è già in corso un'ulteriore regolazione, tenendo conto delle caratteristiche di un particolare consumatore di calore.

La regolazione individuale è la regolazione degli impianti di riscaldamento direttamente interni. Cioè, colonne montanti, radiatori, apparecchi di riscaldamento. Ne ho scritto in questo.

L'essenza dei metodi di regolazione può essere compresa dall'equazione del bilancio termico: Q=Gc*(τ1-τ2)*n/3600=κ*F*Δt*n;

dove Q è la quantità di calore ricevuta dispositivo di riscaldamento dal liquido di raffreddamento e data al riscaldamento del mezzo, kWh;

G è la portata del liquido di raffreddamento, kg/h;

c è la capacità termica del liquido di raffreddamento, kJ/kg°C;

τ1, τ2 sono le temperature del liquido di raffreddamento all'ingresso e all'uscita, °С;

n è il tempo, h;

κ è il coefficiente di scambio termico, kW/m² °C;

F è la superficie riscaldante, m²;

Δt è la differenza di temperatura tra il riscaldamento e il mezzo riscaldato, °С.

Da questa equazione, si può capire che la regolazione del carico termico è possibile con diversi metodi, vale a dire modificando la temperatura - un metodo qualitativo; variazione della portata - metodo quantitativo; spegnimento completo periodico e quindi inclusione di sistemi di consumo di calore - by pass di regolazione.

La regolazione della qualità è una variazione di temperatura a portata costante. Questo è il tipo più comune di regolazione centralizzata delle reti di riscaldamento. Ad esempio, le fonti di calore funzionano in base al grafico della temperatura delle variazioni delle temperature del liquido di raffreddamento in base alla temperatura dell'aria esterna.

Regolazione quantitativa - viene effettuata modificando la portata del liquido di raffreddamento alla sua temperatura costante nell'alimentazione.

Skip control, o controllo intermittente, è un arresto periodico dei sistemi, ovvero salta l'alimentazione del liquido di raffreddamento. In pratica è usato relativamente raramente, di solito all'inizio o alla fine stagione di riscaldamento, con relativamente alta temperatura aria esterna.

Questi sono i principali tipi e metodi di regolazione della fornitura di calore. Sarò felice di commentare l'articolo.

Classificazione delle modalità di controllo

RILASCIO DI CALORE

Il carico termico degli abbonati non è costante. Varia a seconda delle condizioni meteorologiche ( T n, Q ins, ν c, ecc.), modalità di consumo di acqua per la fornitura di acqua calda, modalità di funzionamento dotazioni tecnologiche eccetera. Fornire Alta qualità fornitura di calore, nonché modalità economiche di generazione di calore nella stazione e suo trasporto attraverso reti di riscaldamento, viene selezionato un metodo di regolazione appropriato.

1. A seconda del luogo di attuazione del regolamento, si distingue il regolamento centrale, di gruppo, locale e individuale:

un) regolamento centrale prodotta in centrale o nel locale caldaia a seconda del carico prevalente, tipico per la maggior parte degli abbonati. In città, un tale carico è il carico del riscaldamento Q o o carico congiunto sul riscaldamento e sulla fornitura di acqua calda Q o + Q guardie ✔ Su un numero imprese industriali il carico predominante è il carico sulla tecnologia Q quelli;

B) regolamento di gruppo viene prodotto nella centrale termica per un gruppo di utenze omogenee. La centrale termica mantiene le portate e la temperatura richieste del termovettore in ingresso nelle reti di distribuzione o intraquartiere;

v) regolamentazione locale previsto all'ingresso della casa per un'ulteriore regolazione dei parametri del liquido di raffreddamento, tenendo conto dei fattori locali;

G) regolamento individuale effettuata direttamente su dispositivi che consumano calore (at apparecchi di riscaldamento) e integra altri tipi di regolamentazione.

La città utilizza almeno tre livelli di regolamentazione: centrale; gruppo o locale; individuale.

Il carico termico di numerosi abbonati ai moderni sistemi di fornitura di calore è eterogeneo non solo in termini di natura del consumo di calore, ma anche in termini di parametri del liquido di raffreddamento. Pertanto, la regolamentazione centrale è integrata da quella di gruppo, locale e individuale, ad es. regolamento combinato.

e) regolamento combinato si compone di più livelli di regolazione, complementari tra loro. Fornisce la corrispondenza più completa tra il rilascio di calore e il suo consumo.

2. Secondo il metodo di attuazione del regolamento, può essere automatico e manuale.

3. Secondo il metodo di regolazione del carico termico, esistono: regolazione qualitativa, regolazione quantitativa e regolazione quali-quantitativa.

L'essenza dei metodi di controllo deriva dalle equazioni del bilancio termico

Dall'equazione consegue che la regolazione del carico è possibile in diversi modi. In linea di principio, è possibile modificare cinque parametri: F np, A np, G, T 1 , n (ora).

Regolazione modificando la superficie riscaldante dei dispositivi F e coefficiente di scambio termico A difficile e inefficiente. La regolazione del tempo di rilascio del calore o del tempo di riscaldamento dei dispositivi di riscaldamento è possibile solo con un carico rigorosamente uniforme, perché. interruzioni nella fornitura di calore possono essere inaccettabili per altri consumatori. Pertanto, in pratica, il carico termico può essere controllato solo centralmente cambiando T 1 o G. Allo stesso tempo, va tenuto presente che la possibile gamma di cambiamento T 1 e G in condizioni reali è limitato da un certo numero di circostanze.

Con carico termico eterogeneo limite inferiore T 1 è la temperatura richiesta per la fornitura di acqua calda (60 ºС– nei sistemi aperti e 70 ºС- Chiuso). Limite superiore T 1 è determinato dalla pressione aggiuntiva nella linea di alimentazione della rete di riscaldamento dalle condizioni dell'acqua non bollente.

Limite superiore Gè determinato dalla pressione disponibile alla centrale di riscaldamento e dalla resistenza idraulica delle unità di abbonato:

un) regolazione della qualità consiste nel regolare il rilascio di calore cambiando T 1 in ingresso un dispositivo per mantenere costante la portata del liquido di raffreddamento:

G= cost; T 1 = variabile;

B) regolazione quantitativa consiste nel regolare il rilascio di calore modificando la portata del liquido di raffreddamento a temperatura costante all'ingresso dell'impianto:

G=var; T 1 = cost;

v) regolazione quali-quantitativa consiste nel regolare la cessione di calore variando contemporaneamente la portata e la temperatura del liquido di raffreddamento:

T 1 = var G= var.

Quando si automatizzano gli input degli abbonati, l'applicazione principale nelle città è attualmente la regolazione centralizzata della qualità, integrata nella centrale termica o nell'ITP dalla regolazione quantitativa o dalla regolazione degli abbonamenti.

Un caso speciale di regolamentazione quantitativa è la regolamentazione del divario. In questo caso, la regolazione si ottiene disconnettendo periodicamente gli abbonati.

V sistemi a vapore nella fornitura di calore, una regolazione di alta qualità è inaccettabile a causa del fatto che la modifica della temperatura nell'intervallo richiesto richiede un grande cambiamento di pressione. La regolazione centrale dei sistemi a vapore viene effettuata principalmente con un metodo quantitativo o passaggi. Tuttavia, lo spegnimento periodico porta a un riscaldamento non uniforme dei singoli dispositivi e al riempimento dell'impianto con aria.

Equazione generale per la regolazione carico di riscaldamento in schemi dipendenti il collegamento degli impianti alle reti di calore ha la forma:

; (4.2)

(4.3)

1. Regolazione della qualità.

Dato: Q operazione, T 1r, T 2 pence, G operazione.

Definire: T 1 = F 1 (T n);

T 2 = F 2 (T n).

Soluzione. Dalle equazioni del bilancio termico:

. (4.4)

Dato che = ; = ;

Noi abbiamo:

. (4.5)

Il coefficiente di trasmissione del calore dei dispositivi di riscaldamento è determinato dalla formula:

; (4.6)

per radiatori e → 0 → ;

un- costante per ogni tipo di dispositivi di riscaldamento;

m - costante, a seconda del tipo di dispositivi di riscaldamento e del metodo di reggiatura; , solitamente m = 0,25 per i moderni dispositivi di riscaldamento.

Sostituisci l'espressione con A np e ottieni:

. (4.7)

Considerando che per l'ascensore, , noi abbiamo:

;

Da 1 = 2 determiniamo:

; (4.9)

Da 1 = 3, tenendo conto di 4, determiniamo:

, ; (4.10)

; (4.11)

. (4.12)

Riso. 4.1. Grafico della regolazione della qualità

Se l'impianto di riscaldamento è collegato direttamente senza miscelatore, il rapporto di miscelazione è U = 0, quindi il grafico sale.

A riscaldamento ad aria il coefficiente di scambio termico non dipende dalla differenza di temperatura, ma dipende dalla velocità del liquido di raffreddamento e dalla velocità del peso dell'aria:

, (4.13)

quindi il coefficiente m = 0, u\u003d 0, quindi, si ottiene un'equazione di primo grado, sul grafico questa è una linea retta.

Nei circuiti indipendenti, l'acqua entra nei dispositivi di riscaldamento dell'impianto di riscaldamento dopo lo scambiatore di calore.

Riso. 4.2. Nezavi

lo stesso schema di connessione

impianti di riscaldamento

leniya per riscaldare

Il calcolo della modalità di regolazione per un impianto di riscaldamento autonomo si basa anche sulle equazioni di bilancio termico:

. (4.15)

La dipendenza della portata dal carico termico è descritta dalla formula empirica, dove n è l'esponente, a seconda del metodo di controllo:

con controllo di qualità n = 0, ;

con regolazione quantitativa n ≥ 1;

con regolazione quali-quantitativa 0< n < 1.

La regolazione del carico determina una variazione delle portate e delle temperature del liquido di raffreddamento nello scambiatore di calore. In condizioni fuori progetto, le temperature dei refrigeranti all'ingresso dell'impianto sono generalmente note e sconosciute all'uscita. Pertanto, l'equazione per il carico termico dello scambiatore di calore scomodo per i calcoli, perché espressione sconosciuta , che è determinata dal metodo di selezione.

Secondo il metodo di E.Ya. Sokolov, il calcolo degli scambiatori di calore è facilitato utilizzando le cosiddette caratteristiche termiche degli scambiatori di calore, quando:

, (4.16)

dove ε – specifico adimensionale carico termico(indice di efficienza);

G m è il valore più basso della portata dagli scambiatori di calore;

La differenza di temperatura massima tra il riscaldamento e il mezzo riscaldato.

Per scambiatori di calore acqua/acqua (con controcorrente):

, (4.17)

dove F– parametro riscaldatore; per questo riscaldatore F= const in qualsiasi modalità.

; (4.18)

Con regolamento di qualità, perché . Poi:

2. Regolazione quali-quantitativa.

Dato: , , la dipendenza della portata dal carico termico è espressa dall'equazione impianti a due tubi riscaldamento, 0,2-0,25 - per sistemi monotubo il riscaldamento.

Definire: T 1 , T 2 , G o= F io ( T n).

Soluzione. Chiedere, definire, poi definire T 1 e T 2:

; (4.21)

Da 1 = 3, tenendo conto di 4, otteniamo:

; (4.22)

Da 1 = 2, tenendo conto di 4 e 5, otteniamo:

Se m = 0,25, allora , (4.24)

quelli. G Oh e G TC cambia secondo la legge gravitazionale.

Riso. 4.3. Programma di regolazione del carico termico: 1 - qualitativamente

quantitativo; 2 - qualità

È quasi impossibile effettuare un cambio regolare del flusso d'acqua. Nelle pompe moderne, si verifica un profondo cambiamento di flusso a causa di una variazione della velocità di rotazione del motore e, di conseguenza, di una variazione del numero di giri.

In questo caso si applica una regolazione graduale ( Riso. 4.4). Di conseguenza, la stagione di riscaldamento è suddivisa in più intervalli, in ciascuno dei quali viene mantenuto un flusso d'acqua costante.

Durante il periodo freddo, il sistema funziona con la portata d'acqua stimata. All'aumentare della temperatura esterna, il flusso d'acqua diminuisce. La portata variabile è fornita dal funzionamento di più pompe di diverse capacità. Un cambiamento graduale del flusso d'acqua porta ad un cambiamento graduale della temperatura. Con una diminuzione del consumo di acqua T 1 è leggermente superiore e T 2 è leggermente inferiore rispetto al programma di riscaldamento.

Il flusso d'acqua nel sistema può essere ridotto di 30-40 % . Gli studi hanno dimostrato che in questo caso il disallineamento verticale è trascurabile.

Riso. 4.4. Grafico della regolazione graduale del carico termico

Pertanto, il flusso d'acqua nel sistema è ridotto a; inoltre è costante. Il numero di passaggi a viene scelto in base all'attrezzatura.

La regolazione graduale del carico termico consente di ridurre il consumo di energia elettrica per il pompaggio del liquido di raffreddamento, ma con un aumento della temperatura nella rete, l'estrazione del vapore nella turbina diminuisce.

3. Regolazione quantitativa.

Dato: T 1 = cost.

Definire: T 2 , G o= F io ( T n).

La regolazione della superficie riscaldante avviene a causa dell'allagamento dei dispositivi di riscaldamento.

Soluzione.

Da 1 = 2 otteniamo: (4.26)

Da 1 = 3, tenendo conto di 4, otteniamo:

,

dove . (4.27)

Le equazioni 4 e 5 sono valide per T 2 ≥ T v.

Con una diminuzione del carico e una diminuzione della portata d'acqua, la temperatura della tubazione di ritorno della rete tende alla temperatura T v. Un'ulteriore diminuzione del trasferimento di calore si ottiene riempiendo una parte del dispositivo di riscaldamento con acqua avente una temperatura uguale alla temperatura dell'aria interna. T v.

Svantaggi: disallineamento dell'impianto di riscaldamento dovuto alle variazioni del flusso d'acqua.

Vantaggi: riduzione dell'energia elettrica per il pompaggio del liquido di raffreddamento. Viene utilizzato quando si collegano sistemi di riscaldamento secondo uno schema indipendente o tramite sottostazioni di miscelazione. In questo caso, la modalità di controllo della qualità viene mantenuta nell'impianto di riscaldamento per l'intera stagione di riscaldamento. Con una diminuzione del consumo di acqua di rete, le pompe aumentano l'erogazione di acqua dal ritorno, quindi non c'è disallineamento.

Se la quota del carico medio della fornitura di acqua calda è inferiore al 15% del carico di riscaldamento calcolato (0,15), la regolazione della fornitura di calore viene presa in base al carico di riscaldamento, oltre il 15% del carico termico totale - regolazione in base al carico combinato di riscaldamento e fornitura di acqua calda. In questo progetto di corso, ad es. la quota del carico medio della fornitura di acqua calda è superiore al 15% del carico termico totale, pertanto accettiamo una regolazione in base al carico combinato di riscaldamento e fornitura di acqua calda.

Quando si regola in base al carico combinato di riscaldamento e fornitura di acqua calda, la portata totale stimata dell'acqua di rete non include la portata dell'acqua per la fornitura di acqua calda. Per garantire il carico termico del sistema di alimentazione dell'acqua calda, l'acqua nella linea di alimentazione deve avere una temperatura superiore rispetto a quando si regola in base al carico di riscaldamento. Pertanto, la pianificazione durante la regolazione del carico combinato è chiamata aumentata. È costruito sulla base della curva di regolazione del carico termico.

Regolazione della fornitura di calore in sistemi chiusi fornitura di calore

Nei sistemi di fornitura di calore chiusi, a seconda del rapporto tra i flussi di calore massimi e la fornitura di acqua calda e riscaldamento, è necessario prendere il collegamento degli scaldacqua, pertanto il collegamento degli scaldacqua viene effettuato secondo schema a due stadi.

Il programma di controllo del carico di riscaldamento per gli schemi di collegamento dei sistemi di riscaldamento locali si basa sulle temperature dell'acqua nella rete ? 1, oh e retromarcia ? 2, oh autostrade, ?С, a seconda della temperatura esterna

dove è la differenza di temperatura calcolata del riscaldatore, °C;

? ehm = 95 ?CON - temperatura di progetto acqua nella condotta di alimentazione dell'impianto di riscaldamento dopo l'ascensore, °C (dall'attività);

T n- temperatura esterna attuale, ?С;

110-70 \u003d 40? C - differenza di temperatura stimata dell'acqua di rete,? C, alla temperatura esterna T o=-21(dall'attività);

Differenza di temperatura stimata in sistema di riscaldamento, ?CON.

Esempio di calcolo per t n \u003d 8? C:

I dati di calcolo per la tracciatura del grafico sono inseriti nella Tabella 4.

Tabella 4 - Temperatura dell'acqua nelle linee di mandata e di ritorno

Nei sistemi chiusi si presume che la temperatura minima dell'acqua di rete nella linea di alimentazione sia di 70 °C. Il punto di interruzione, in cui la temperatura dell'acqua nella linea di alimentazione è uguale al valore minimo, divide il periodo di riscaldamento in due intervalli: da +8 ?С a (primo campo di controllo) e da a T o(secondo campo di controllo). Nella prima gamma viene eseguita la regolazione locale della fornitura di calore e nella seconda la regolazione centrale della qualità.

La costruzione di un programma di controllo aumentato per i sistemi di fornitura di calore chiusi (Fig. 3) viene eseguita sulla base di un programma di controllo della fornitura di riscaldamento e riscaldamento domestico. Per costruire un grafico ingrandito, è necessario determinare le differenze di temperatura nei riscaldatori degli stadi superiore e inferiore alle temperature esterne e il carico di equilibrio della fornitura di acqua calda.

La differenza di temperatura totale nei riscaldatori degli stadi superiore e inferiore, ?С, è un valore costante ed è determinata dalla formula:

Coefficiente di equilibrio, tenendo conto dell'irregolarità del programma giornaliero di fornitura di acqua calda, per sistemi chiusi.

Cadute di temperatura, ?С:

A, ; (4.4)

In fig. 5.3.

Con un superficiale scambiatore di calore per riscaldamento e del gruppo di pompaggio, i tipi di regolazione della fornitura di calore nell'impianto di riscaldamento locale ei parametri dell'acqua di rete in ingresso allo scambiatore possono coincidere o essere differenti. Quindi, nell'impianto di riscaldamento locale, la regolazione qualitativa può essere effettuata con regolazione quantitativa della portata dell'acqua di rete. Con così dispositivi di scambio termico all'ingresso, le interruzioni nella fornitura di acqua di rete allo scambiatore di calore dell'abbonato non interrompono la circolazione dell'acqua nel sistema di riscaldamento locale, i cui dispositivi continuano a fornire ai locali il calore accumulato nell'acqua e nelle tubazioni del sistema locale per un po 'di tempo.

Questo articolo mostra le principali caratteristiche di un modulo per il monitoraggio del flusso di calore attraverso il rilevamento della temperatura nei pazienti postoperatori come soluzione alle carenze e carenze degli attuali metodi di monitoraggio dell'apporto calorico Questo progetto è un prototipo che è costruito per ulteriori ricerche su questo argomento, quindi le prove di calore e temperatura di calibrazione non verranno eseguite su persone, ma in generatori di calore controllati.

Parole chiave: calorimetria, flusso termico, metabolismo, temperatura. In questo articolo vengono presentate le principali caratteristiche della progettazione e realizzazione del prototipo per la misurazione del flusso di calore, l'ottenimento della variazione di temperatura e l'utilizzo di sensori di temperatura non invasivi. Le condizioni del paziente postoperatorio sono associate all'assunzione di energia nell'ambito della risposta metabolica dovuta allo stress, che rappresenta lo stato di decadimento del paziente. Una delle azioni intraprese per migliorare e accelerare il processo di guarigione del paziente è la corretta gestione del metabolismo, poiché il suo adeguato controllo contribuisce al necessario nutrienti per l'evoluzione e il recupero di una persona sotto tutela.

Con ascensori a rapporto di miscelazione costante, la regolazione qualitativa dei parametri idrici di rete porta alla regolazione qualitativa dei parametri acqua locale, e la regolazione puramente quantitativa dell'acqua di rete che entra nell'ascensore porta non solo a una variazione proporzionale della portata d'acqua nel sistema locale, ma anche a una variazione della temperatura] dell'acqua locale, cioè porta a una variazione quantitativa e qualitativa modifica dei parametri dell'acqua del sistema di riscaldamento locale. L'interruzione della fornitura di acqua di rete all'ascensore provoca l'interruzione immediata della circolazione dell'acqua nel sistema di riscaldamento locale e, di conseguenza, una rapida cessazione della fornitura di calore ai locali riscaldati.

Questo progetto è un prototipo e quindi i test non dovrebbero essere utilizzati sull'uomo, ma solo su generatori di calore controllati. Questo articolo descrive la progettazione di un prototipo per misurare il flusso di calore utilizzando un metodo di calorimetria diretta utilizzando sensori per rilevare le variazioni di temperatura; rivela le varie fasi del prototipo ei criteri di selezione dei dispositivi per la costruzione dell'hardware, nonché le caratteristiche principali Software, progettato per rappresentare i dati ricevuti.

Riso. 5.3. Grafici delle temperature (a) e relative portate (b) dell'acqua nella rete di riscaldamento e nel sistema di riscaldamento locale con regolazione qualitativa e quantitativa della fornitura di calore

1, 1' - temperatura dell'acqua nella condotta di alimentazione della rete di riscaldamento, rispettivamente, con regolazione qualitativa e quantitativa; 2, 2'- temperatura dell'acqua nel sistema di riscaldamento locale, rispettivamente, con regolazione qualitativa e quantitativa; 3, 3'- temperatura acqua di ritorno rispettivamente, con regolazione qualitativa e quantitativa; 4.4" - consumo relativo di acqua, rispettivamente, con regolazione qualitativa e quantitativa

La malattia clinica e la malattia post-chirurgica in genere aumentano il dispendio energetico come parte della risposta metabolica del corpo allo stress, che rappresenta questa condizione di decadimento nel paziente. Questo aumento dipende dalla gravità della malattia e dal grado di sofferenza, oppure da determinate condizioni come la presenza di febbre, complicazioni infettive e misure terapeutiche adottate per la sua guarigione.

Il monitoraggio metabolico nei pazienti postoperatori è aspetto importante processo di recupero e individuare possibili squilibri energetici o nutrizionali che impediscano il corretto progresso della propria salute. Questo controllo e controllo nutrizionale può essere determinato dalle variazioni della quantità di calore generata dall'organismo durante la produzione e il consumo di energia.

Considera alcune caratteristiche della regolazione della fornitura di calore per il riscaldamento. La caratteristica principale è che in una zona termofornita possono essere presenti edifici con diversi valori di rilascio di calore interno relativo in relazione alla dispersione termica attraverso le recinzioni esterne. Pertanto, a parità di temperatura esterna, l'acqua di rete deve essere fornita a edifici diversi da diverse temperature che è praticamente impossibile. In queste condizioni, la più razionale è la determinazione delle temperature dell'acqua nella rete in base al consumo di calore per il riscaldamento degli edifici residenziali. Ciò è spiegato dai seguenti motivi: in primo luogo, gli edifici residenziali rappresentano fino al 75% del consumo totale di calore per il riscaldamento di edifici residenziali e pubblici nelle aree urbane e, in secondo luogo, tenere conto delle emissioni di calore interne negli edifici residenziali può ridurre il calore annuale consumi per il loro riscaldamento del 10%. Per coloro edifici pubblici, il relativo rilascio di calore interno in cui durante il periodo di permanenza delle persone al loro interno è inferiore rispetto agli edifici residenziali, la temperatura insufficiente dell'acqua nella rete di riscaldamento deve essere compensata da un aumento del consumo di acqua di rete.

Per condurre uno studio energetico è necessario identificare una sostanza o una regione nello spazio di interesse, in questo caso il corpo umano, che è separato da uno strato isolante e protettivo noto come pelle, che sarà indicato come il confine perché isola il sistema in esame dall'ambiente circostante. Questo sistema, nonostante il suo isolamento, è in continuo scambio di massa ed energia necessaria per mantenerne il funzionamento; questo concetto è noto in termodinamica come un sistema aperto. Massa ed energia possono essere intese come prodotti, sostanze e nutrienti che entrano nel sistema e interferiscono con il metabolismo interno per produrre altri tipi di energia che soddisfano i vari fabbisogni dell'organismo.

La regolazione attiva della fornitura di calore (abbonato, strumentale, ecc.) dovrebbe solo ridurre il trasferimento di calore dei tubi di riscaldamento rispetto al suo valore normalizzato, ma in nessun caso superare questo valore. Ciò è dovuto al fatto che attualmente il teleriscaldamento è calcolato per la fornitura di calore limitata per il riscaldamento (nella quantità necessaria per mantenere, valore normativo temperatura dell'aria in ambienti riscaldati). Con tale limitazione, l'eventuale consumo di calore in eccesso da parte di uno degli abbonati del sistema di fornitura di calore o di uno dei dispositivi del sistema di riscaldamento locale comporta una carenza di calore da parte di un altro abbonato o altro dispositivo.

Il principale prodotto e motivo della nostra ricerca in termini di energia è il calore. La termodinamica è una branca della fisica conosciuta come la scienza dell'energia e ci permette di trovare varie relazioni tra il calore e la sua capacità di lavorare. È possibile considerare il problema della misurazione del flusso di calore mediante variazione di temperatura, purché si abbia una chiara conoscenza dei concetti termodinamici del flusso di calore e della temperatura. Questi due parametri sono correlati ma non rappresentano la stessa cosa.

La temperatura è una grandezza fisica che permette di conoscere il grado di concentrazione dell'energia termica. In particolare, la temperatura è parametro fisico, che descrive un sistema che caratterizza il calore o il trasferimento di energia termica tra un sistema e gli altri, e il flusso di calore - il tasso di trasferimento di energia per unità di superficie. Il calore è inteso come un'interazione energetica e si verifica solo a causa delle differenze di temperatura. Il trasferimento di calore è lo scambio di energia termica.

Convalida teorica della metodologia per il calcolo idraulico delle condotte delle reti di riscaldamento dell'acqua (applicazione dell'equazione di Darcy, numero limite di Reynolds, velocità pratiche del refrigerante, modalità di funzionamento idraulico).

Come risultato del calcolo idraulico della rete di calore, vengono determinati i diametri di tutte le sezioni di condotte di calore, apparecchiature e valvole di intercettazione e controllo, nonché la perdita di pressione del liquido di raffreddamento su tutti gli elementi della rete. Sulla base dei valori di perdite di carico ottenuti, vengono calcolate le pressioni che dovrebbero sviluppare le pompe dell'impianto. I diametri dei tubi e le perdite di carico per attrito (perdite lineari) sono determinati dalla formula di Darcy

Dove rappresenta la quantità di calore trasferita durante il processo tra due stati. Il calore viene solitamente trasferito in tre modi diversi: conduzione, convezione e irraggiamento. La conduzione è il trasferimento di energia da particelle di materia più energetiche a particelle vicine meno energetiche a causa dell'interazione diretta tra loro. La convezione è il trasferimento di energia tra una superficie solida e un liquido o gas adiacente in movimento. La radiazione è l'energia emessa dalla materia onde elettromagnetiche; Per gli studi sul trasferimento di calore, è più importante che radiazione termica, che viene emessa dai corpi a causa della loro temperatura, maggiore è la temperatura, maggiore è la radiazione emessa dal sistema.

dove - perdite di carico per attrito (lineari), Pa; - coefficiente d'attrito; l, d - lunghezza e diametro della sezione della condotta, m; w-velocità del flusso, m/s; - densità del vettore di calore, kg/m 3 .

Se l'energia del flusso, J, è correlata all'unità di forza, N, otteniamo una formula per calcolare la perdita di carico, m. Per fare ciò, tutti i termini dell'equazione (7.1) dovrebbero essere divisi per peso specifico, N/m3:

La relazione tra temperatura e temperatura è derivata dalla legge di Newton del raffreddamento, la quale afferma che, a condizione che non vi sia una grande differenza tra l'ambiente e il corpo analizzato, la velocità di trasferimento del calore può essere trovata per unità di tempo da o verso il corpo mediante radiazione, convezione e conduzione, che, a sua volta, è approssimativamente proporzionale alla differenza di temperatura tra il corpo e l'ambiente.

Il metabolismo è la somma di tutte le reazioni chimiche necessarie per convertire l'energia in esseri viventi ed è generalmente caratterizzato dal tasso metabolico, che è definito come il tasso di conversione dell'energia durante queste reazioni chimiche. Il calore è il prodotto finale di oltre il 95% dell'energia rilasciata nel corpo quando non c'è input di energia esterna.

(7.2)

Il coefficiente di attrito dipende dalla modalità di movimento del fluido, dalla natura della rugosità superficie interna tubi e altezze delle sporgenze rugosità k.

Il movimento del liquido di raffreddamento nelle reti idriche e di vapore è caratterizzato da un regime turbolento. Per valori relativamente piccoli del numero di Reynolds (2300

Il processo di monitoraggio dei costi energetici dovrebbe essere effettuato in condizioni di completo riposo. Il dispendio energetico di un individuo in queste condizioni è noto come metabolismo basale ed è in queste condizioni controllate che vengono utilizzate le tecniche di misurazione del flusso di calore.

La calorimetria è un metodo per misurare il calore reazione chimica o materia a riposo. Attualmente, vengono utilizzati due metodi per misurare il flusso di calore nelle applicazioni mediche. È un processo mediante il quale si misura il consumo di ossigeno e viene utilizzato direttamente nel metabolismo ossidativo, ovvero le reazioni che avvengono tra ossigeno e cibo per generare energia. Più del 95% dell'energia consumata dall'organismo deriva dalle reazioni dell'ossigeno con cibi diversi, quindi è possibile calcolare il tasso metabolico dell'intero organismo dal tasso di consumo di ossigeno.

(7.3)

Con lo sviluppo della turbolenza del flusso, lo spessore dello strato laminare diminuisce, le sporgenze di rugosità iniziano a salire al di sopra di esso e resistere al flusso. In questo caso, nel flusso si osservano sia la resistenza idraulica viscosa che quella inerziale. Quest'ultimo è associato alla separazione dei vortici turbolenti dalle creste di rugosità. I vortici turbolenti forniscono una resistenza inerziale all'accelerazione risultante dal loro movimento nella zona di alte velocità verso l'asse del flusso.

Si basa sul processo descritto dalla termodinamica ed è responsabile della misurazione della quantità di calore generata dal corpo all'interno del calorimetro. La persona viene introdotta in una camera isolata con condizioni di temperatura controllata. Il calore generato dal paziente è guidato dall'aria circostante e costretto a passare attraverso l'acqua che circonda la camera. Utilizzando la definizione di calorie e conoscendo la temperatura iniziale dell'acqua, puoi ottenere il numero di calorie generate da un individuo all'interno del calorimetro.

Il costo, la complessità e il tempo richiesti da questo metodo non ne consentono l'applicazione regolare e sono limitati solo all'area di ricerca e al suo utilizzo in un numero limitato di luoghi nel mondo. Il metodo della Calorimetria Indiretta non fornisce la necessaria accuratezza, poiché la costante di consumo di ossigeno varia a seconda del corpo, tenendo conto delle variabili di sesso, età, peso corporeo e altri fattori; È anche una procedura scomoda sia per il paziente che per il team medico. D'altra parte, il metodo della calorimetria diretta utilizzando una camera di misurazione è molto costoso, consente a una sola persona di prestare attenzione alla telecamera, il che implica una bassa efficienza nel fornire servizi ai pazienti che necessitano di questo tipo, fare attenzione.

Le modalità di moto considerate si riferiscono al regime turbolento transitorio. Il regime turbolento stazionario è caratterizzato da una legge quadratica di resistenza, quando la resistenza è dovuta alla presenza di forze inerziali e non dipende dalla viscosità del fluido. Il coefficiente di attrito per questa modalità è calcolato dalla formula di B. L. Shifrinson:

Come proposta per risolvere il problema presentato dai due metodi di misurazione del flusso di calore sopra descritti, un modello le seguenti caratteristiche. Alto rapporto di reiezione di modo comune. Elevato fattore di rifiuto della sorgente.

Buon rapporto segnale/rumore. Elevata immunità ai disturbi 60 Hz. Possibilità di futura connessione wireless. Ciascuna delle fasi è progettata per essere utilizzata con la tecnologia montaggio superficiale, il che rende possibile le ridotte dimensioni per una comoda movimentazione e trasporto del modulo. Il prototipo ha un incapsulamento acrilico che isola il sensore dal circuito, e questo a sua volta dalla batteria, che protegge i dati misurati dalle interferenze con gli elementi del circuito e previene le malformazioni del segnale di potenza generato dal generatore.

(7.4)

dove k e - equivalente assoluto in modo uniforme - rugosità granulare, che crea una resistenza idraulica pari alla resistenza effettiva della condotta; k e /d - rugosità relativa.

Il numero limite di Reynolds, che delimita i regimi transitori e turbolenti stazionari, è uguale a

A Re>Re np si osserva una legge quadratica di resistenza. Determiniamo la velocità limite del movimento dell'acqua corrispondente alla legge quadratica di resistenza. Spese massime l'acqua nelle reti di calore corrisponde al punto di interruzione del grafico della temperatura, pertanto calcoliamo la modalità limite per la temperatura dell'acqua t-70 ° C, a cui v = 0,415-10 -6 m 2 / s. Rugosità equivalente per reti idriche k e \u003d 0,0005 m Quindi:

La figura 1 mostra una panoramica del sistema utilizzando uno schema a blocchi. Di seguito sono riportati i passaggi per la progettazione di un prototipo. Caratteristica della variabile misurata. La temperatura nell'uomo ha determinati comportamenti e limiti, determinati dalle varie reazioni che il corpo può avere.

Il sensore utilizzato per questo prototipo è un termistore, illustrato in figura. Ha un rivestimento epossidico che ricopre il materiale semiconduttore, cavi isolati che ne facilitano la manipolazione all'interno circuito elettronico e dimensioni ridotte che corrispondono alle caratteristiche del modulo.

La velocità del movimento dell'acqua nelle condutture di calore di solito supera 0,5 m/s, pertanto nella maggior parte dei casi funzionano in modalità quadratica.

La velocità limite del movimento del vapore di media pressione, corrispondente al confine della regione della legge quadratica di resistenza, sarà determinata alla pressione p = 1,28 MPa (assoluta). A questa pressione, temperatura di saturazione t=190°C e viscosità cinematica = = 2,44-10 -6 m 3 /s. La velocità limite a k e \u003d 0,0002 m sarà uguale a:

La resistenza rispetto alla temperatura del termistore non è lineare; tuttavia, all'interno dell'intervallo della temperatura corporea in cui opera, il termistore ha una caratteristica molto vicina a una linea retta. Viene presentato un modello matematico del termistore utilizzato. È chiaro che la somiglianza tra le curve è accettabile da accettare. modello matematico. Il ponte di Wheatstone viene utilizzato per rilevare i cambiamenti nella resistenza.

Al ponte di Wheatstone è stato aggiunto un resistore di limitazione da 12,1 kΩ, che genera un partitore di tensione per mantenere un'uscita differenziale di 320 mV massimo; una tensione maggiore genera saturazione nell'amplificatore della strumentazione. La figura 5 mostra lo schema utilizzato nella fase di amplificazione.

Nelle tubazioni del vapore, la velocità è generalmente maggiore di 7 m/s, quindi funzionano anche in modalità quadratica.

Per vapore saturo bassa pressione a t=115°C, p = 0,17 MPa (assoluto) e = 13,27-10 -6 m 2 /s, la velocità limite è rispettivamente pari a:

Questa velocità è vicina al massimo nelle tubazioni del vapore, quindi le tubazioni del vapore a bassa pressione operano principalmente nell'area dei tubi idraulicamente lisci.

Il calcolo della resistenza idraulica per regimi turbolenti transitori e stazionari può essere effettuato secondo la formula universale di A.D. Altshul:

(7.5)

Per Re k e /d68 coincide con la formula di BL Shifrinson (7.4).

Nei calcoli idraulici vengono presi i seguenti valori della rugosità equivalente assoluta della superficie interna dei tubi:

Rete di riscaldamento Vapore Acqua Tubazioni di approvvigionamento di acqua calda e condensa

ke, m. 0,0002 0,0005 0,001

20 Compiti e disposizioni generali della tecnica del calcolo idraulico ingegneristico delle condotte delle reti di calore. Determinazione delle portate di refrigerante calcolate e delle perdite di carico nelle reti di riscaldamento dell'acqua ramificate in conformità con i requisiti di SNiP 2.04.07-86 *.

Le portate d'acqua stimate per tutte le sezioni di una rete estesa sono determinate in modo inequivocabile in base alle portate di refrigerante calcolate per i consumatori. Eventuali perdite di carico nelle reti di riscaldamento dipendono dalla pressione sviluppata dalle pompe di circolazione adottate per l'installazione e possono essere molto diverse. Esiste quindi un'incertezza nella formulazione del problema del calcolo idraulico, per eliminare la quale è necessario aggiungere termini aggiuntivi. Tali condizioni sono formulate dai requisiti di massima efficienza economica del sistema di approvvigionamento di calore, che determinano i compiti del calcolo tecnico ed economico delle condotte di calore. Di conseguenza, il calcolo tecnico ed economico è organicamente collegato calcolo idraulico e consente di utilizzare le formule dell'idraulica per calcolare in modo inequivocabile i diametri di tutti gli elementi della rete di riscaldamento.

Il significato principale del calcolo tecnico ed economico delle condutture di calore è il seguente. Le perdite idrauliche in esse contenute dipendono dai diametri accettati degli elementi della rete di riscaldamento. Più piccoli sono i diametri, maggiore è la perdita. Con una diminuzione dei diametri, il costo del sistema diminuisce, il che aumenta la sua efficienza economica. Ma con l'aumento delle perdite, aumenta la pressione che le pompe devono sviluppare e, con un aumento della pressione, il loro costo e l'energia spesa per pompare il liquido di raffreddamento aumentano. In tali condizioni, quando al variare dei diametri un gruppo di indicatori di costo diminuisce e l'altro aumenta, ci sono sempre valori ottimali diametri ai quali il costo totale della rete sarà minimo.

Questa sezione considera il calcolo idraulico di una rete di calore utilizzando un metodo approssimativo, quando i valori delle perdite di carico per attrito specifiche raccomandati da SNiP vengono utilizzati per selezionare i diametri delle condotte di calore.

Riso. 7.4. Schema della rete di calore

1,2,…..,7 - numeri di sezione

Il calcolo viene effettuato nel seguente ordine:

1) calcolare prima la linea principale. I diametri sono selezionati in base alla pendenza idraulica media, portando la perdita di carico specifica per attrito fino a 80 Pa/m, il che fornisce una soluzione vicina a quella economicamente ottimale. Quando si determinano i diametri dei tubi, il valore di k e viene preso pari a 0,0005 m e la velocità del liquido di raffreddamento non è superiore a 3,5 m / s;.

2) dopo aver determinato i diametri delle sezioni della conduttura di riscaldamento, per ciascuna sezione, viene calcolata la somma dei coefficienti di resistenza locali utilizzando il diagramma della rete di calore, i dati sulla posizione di valvole, compensatori e altre resistenze e i valori ​​​​dei coefficienti di resistenza locali. Per ogni sezione, trova la lunghezza equivalente alle resistenze locali a = 1 e calcola la lunghezza equivalente k e per questa sezione. Dopo aver determinato l e, il calcolo della rete di riscaldamento è completato e viene determinata la perdita di pressione in essa. Sulla base della perdita di carico nelle linee di mandata e ritorno e della pressione disponibile richiesta all'estremità della linea, assegnata tenendo conto della stabilità idraulica dell'impianto, determinare la pressione disponibile richiesta sui collettori di uscita della fonte di calore;

3) calcolare i rami utilizzando la prevalenza residua, purché all'estremità di ogni ramo si mantenga la necessaria prevalenza disponibile e la perdita di carico specifica per attrito non superi i 300 Pa/m. Le lunghezze equivalenti e le perdite di carico nelle sezioni sono determinate in modo simile alla loro definizione per la linea principale.

Tecnica per il calcolo idraulico delle tubazioni del vapore delle reti di riscaldamento: determinazione dei diametri delle tubazioni, calcolo delle perdite di carico, velocità consigliate, contabilizzazione dell'effetto della densità del vapore sulle perdite idrauliche, struttura di tabelle e nomogrammi.

Le perdite di energia durante il movimento del fluido attraverso i tubi sono determinate dalla modalità di movimento e dalla natura della superficie interna dei tubi. Le proprietà di un liquido o di un gas vengono prese in considerazione nel calcolo utilizzando i loro parametri: densità e viscosità cinematica. Le stesse formule utilizzate per determinare le perdite idrauliche, sia per il liquido che per il vapore, sono le stesse.

Caratteristica distintiva Il calcolo idraulico della condotta del vapore risiede nella necessità di tenere conto delle variazioni della densità del vapore nel determinare le perdite idrauliche. Quando si calcolano i gasdotti, la densità del gas viene determinata in base alla pressione secondo l'equazione di stato scritta per i gas ideali e solo quando alte pressioni(superiore a circa 1,5 MPa) nell'equazione viene introdotto un fattore di correzione, tenendo conto della deviazione del comportamento gas reali dal comportamento dei gas ideali.

Quando si utilizzano le leggi dei gas ideali per calcolare le tubazioni attraverso le quali si muove il vapore saturo, si ottengono errori significativi. Le leggi dei gas ideali possono essere usate solo con forza vapore surriscaldato. Quando si calcolano le tubazioni del vapore, la densità del vapore viene determinata in base alla pressione secondo le tabelle. Poiché la pressione del vapore, a sua volta, dipende dalle perdite idrauliche, il calcolo delle tubazioni del vapore viene effettuato con il metodo delle approssimazioni successive. Innanzitutto, vengono impostate le perdite di carico nella sezione, la densità del vapore viene determinata dalla pressione media e quindi vengono calcolate le perdite di pressione effettive. Se l'errore è inaccettabile, ricalcolare.

Quando si calcolano le reti di vapore, le portate di vapore, la sua pressione iniziale e pressione richiesta davanti agli impianti che utilizzano vapore. Considereremo la metodologia per il calcolo delle tubazioni del vapore usando un esempio.

Esempio 7.2. Calcolare la condotta del vapore (Fig. 7.5) con i seguenti dati iniziali: pressione iniziale del vapore all'uscita dalla fonte di calore R n = 1,3 MPa (eccessiva); vapore saturo; pressione finale del vapore ai consumatori p k = 0,7 MPa; consumo di vapore da parte dei consumatori, t/h: D 1 =25; DII=10;, DIIII=20; D IV = 15; lunghezze delle sezioni, m: l 1-2 =500; l 2-3 ==500; l 3-4 \u003d 450; l 4-IV \u003d 400; l 2-I = 100; l 3- II \u003d 200; l 4- III \u003d 100.

1. Determiniamo il valore approssimativo delle perdite per attrito specifiche nelle aree dalla fonte di calore al consumatore più remoto IV:

Ecco la lunghezza totale delle sezioni 1-2-3-4-IV; a - la proporzione delle perdite di carico nelle resistenze locali, assunta pari a 0,7 come per una linea con Compensatori a forma di U con curve saldate e diametri stimati di 200-350 mm.

2. Calcola la sezione 1-2. La pressione iniziale nell'area p 1 = 1,4 MPa (assoluta). Densità di vapore saturo a questa pressione, determinata. secondo le tabelle del vapore acqueo, \u003d 7,l kg / m 3. Impostiamo la pressione finale nell'area p 2 == 1,2 MPa (assoluta). A questa pressione =6,12 kg/m 3 . Densità media del vapore nella zona:

Consumo di vapore nella sezione 1-2: D l -2 \u003d 70 t / h \u003d 19,4 kg / s. In base alla perdita di pressione specifica accettata di 190 Pa/m e alla portata di 19,4 kg/s secondo il nomogramma di Fig. 7.1 trovare il diametro del tubo del vapore. Poiché il nomogramma è stato compilato per vapore con una densità p p - 1 \u003d 2,45 kg / m 3, ricalcoliamo innanzitutto la caduta di pressione specifica per densità tabulare:

Per i valori (= 513 Pa / me D 1-2 \u003d 19,4 kg / s, troviamo il diametro della tubazione del vapore d 1-2 \u003d 325x8 mm () \u003d 790 Pa / m Velocità del vapore wt \u003d 107 m / s Determinare la perdita di pressione effettiva e la velocità del vapore:
Calcoliamo la velocità allo stesso modo:

Determiniamo la somma dei coefficienti di resistenza locali nella sezione 1-2 (vedi Tabella 7.1):

Valvola.........0,5

Compensatore a U con curve saldate (3 pz.) ..............2,8-3=8,4

Tee per la separazione del flusso (passaggio) . . .uno

Il valore della lunghezza equivalente a \u003d l a k e \u003d 0,0002 m per un tubo con un diametro di 325x8 mm secondo la tabella. 7,2 l e \u003d 17,6 m, quindi, la lunghezza totale equivalente per la sezione 1-2: 1 e \u003d 9,9 * 17,6 \u003d 174 m.

La lunghezza indicata della sezione 1-2: l Es.1-2 \u003d 500 + 174 \u003d 674 m.

Perdite di carico dovute all'attrito e alle resistenze locali nella sezione 1-2:

Pressione del vapore alla fine della sezione 1-2:

che è praticamente uguale al valore precedentemente accettato di 1,2 MPa. Anche la densità media del vapore sarà pari a 6,61 kg/m 3 . Per questo motivo non eseguiamo ricalcoli. Con una deviazione significativa del valore ottenuto della densità media del vapore dal valore precedentemente accettato, ricalcoliamo.

Le restanti sezioni della condotta del vapore sono calcolate in modo simile alla sezione 1-2. I risultati di tutti i calcoli sono riassunti nella tabella. 7.7. Il calcolo delle lunghezze equivalenti delle resistenze locali viene effettuato in modo analogo all'esempio 7.1.

Modalità idraulica e affidabilità delle reti termiche. Convalida teorica e metodologia per la costruzione di un grafico piezometrico, calcolo dei carichi di rete richiesti e pompe di reintegro.

A causa della sua alta densità, l'acqua ha un notevole pressione idrostatica su tubazioni e apparecchiature, quindi, il calcolo idraulico degli impianti di riscaldamento dell'acqua comprende due parti: la prima è il calcolo idraulico vero e proprio, in cui vengono determinati i diametri dei tubi di calore, e la seconda è la verifica del rispetto del regime idraulico con i requisiti.

La modalità viene verificata nello stato statico del sistema (modalità idrostatica), quando le pompe di circolazione non funzionano e nello stato dinamico del sistema (modalità idrodinamica), tenendo conto delle altezze geodetiche della tubazione. Di conseguenza, le linee di pressione massima nei tubi di calore di mandata e di ritorno sono determinate dalla condizione della resistenza meccanica degli elementi dell'impianto e le linee di pressione minima dalla condizione di impedire l'ebollizione del liquido di raffreddamento ad alta temperatura e il formazione del vuoto negli elementi del sistema. Le linee piezometriche dell'oggetto disegnato non dovrebbero andare oltre questi limiti estremi. Quando si sviluppa la modalità idrodinamica della rete di riscaldamento, vengono identificati i parametri per la selezione delle pompe di circolazione e quando si sviluppa la modalità idrostatica per la selezione di una pompa di reintegro.

Nel calcolo idraulico delle reti del vapore, a causa della bassa densità del vapore, viene trascurata la differenza di elevazione dei singoli punti della condotta del vapore.

I grafici piezometrici sono ampiamente utilizzati per studiare il regime di pressione nelle reti di calore e nei sistemi edilizi locali. Sui grafici, ad una certa scala, è tracciato il terreno lungo i tratti lungo i percorsi termici, è indicata l'altezza degli edifici annessi, la pressione nelle linee di mandata e ritorno dei termodotti e negli impianti di trattamento termico viene mostrata la pianta. Il ruolo del grafico piezometrico nello sviluppo delle modalità idrauliche dei sistemi di fornitura di calore è molto ampio, poiché consente di mostrare visivamente i limiti di pressione consentiti e i loro valori effettivi in ​​tutti gli elementi del sistema.

Si consideri il grafico della pressione in un condotto termico interrato (Fig. 8.1). Negli insediamenti, le reti di riscaldamento sono interrate di circa 1 M. A causa della ridotta profondità, quando si disegna il profilo del percorso del termocondotto, il suo asse è condizionatamente allineato al suolo.

Il piano di riferimento orizzontale è il piano OO passante segno zero. Tutti i segni geodetici del profilo del percorso corrispondono alla scala indicata sulla scala a sinistra. Pertanto, il valore di z i mostra l'altezza geodetica dell'asse della condotta nel punto i sopra il piano di riferimento.

Il concetto di affidabilità riflette due approcci principali alla valutazione delle prestazioni di un dispositivo o sistema. Il primo è una valutazione probabilistica delle prestazioni del sistema. La necessità di una valutazione probabilistica è dovuta al fatto che la durata del funzionamento degli elementi del sistema è determinata da una serie di fattori casuali, il cui impatto sul funzionamento dell'elemento non è prevedibile. Pertanto, la stima deterministica del tempo di esecuzione dell'elemento è sostituita da valutazione probabilistica, cioè la legge di distribuzione del tempo di funzionamento. Il monitoraggio del tempo è il secondo approccio principale alla valutazione dello stato di salute del sistema. L'affidabilità è la conservazione delle qualità da parte di un elemento o di un sistema nel tempo. In accordo con queste proprietà di base del concetto di affidabilità, il suo criterio principale è la probabilità di funzionamento senza guasti del sistema (elemento) P durante un dato periodo t.

Riso. 8.1. Diagramma della pressione nel condotto termico

1 - linea di piena pressione senza perdite per attrito; 2 - linea di pressione totale senza tener conto delle perdite per attrito e della pressione di velocità; 3 - linea di pressioni complete, tenendo conto delle perdite per attrito; 4 righe di prevalenze totali, tenendo conto delle perdite per attrito ed esclusa la pressione di velocità; 5 - asse del tubo di calore.

Secondo GOST, l'affidabilità è definita come la capacità di un sistema di eseguire funzioni specifiche mantenendo gli indicatori di prestazione specificati durante il tempo di funzionamento accettato. Per la fornitura di calore, la funzione data è la fornitura ai consumatori una certa quantità acqua con una data temperatura e pressione e un certo grado di purificazione.

Esistono due modi per creare sistemi affidabili. Il primo modo è migliorare la qualità degli elementi che compongono il sistema; la seconda è la riserva degli elementi. Aumenta l'affidabilità implementando principalmente il primo modo. Ma, quando le possibilità tecniche per migliorare la qualità degli elementi sono esaurite o quando un ulteriore miglioramento della qualità si rivela economicamente non redditizio, si percorre la seconda strada. Il secondo modo è necessario quando l'affidabilità del sistema deve essere superiore all'affidabilità degli elementi che lo compongono. L'aumento dell'affidabilità è ottenuto dalla ridondanza. Per i sistemi di alimentazione del calore viene utilizzata la duplicazione e per le reti di riscaldamento la duplicazione, la suoneria e il sezionamento.

L'affidabilità è caratterizzata dalla durata: la capacità di mantenere l'operatività allo stato limite con o senza interruzioni consentite durante la manutenzione e le riparazioni. I sistemi di alimentazione del calore sono sistemi durevoli.

I sistemi di fornitura di calore sono sistemi riparabili, pertanto sono caratterizzati dalla manutenibilità - una proprietà che consiste nell'adattabilità del sistema per prevenire, rilevare ed eliminare guasti e malfunzionamenti effettuando Manutenzione e riparazioni. L'indicatore principale della manutenibilità dei sistemi di approvvigionamento di calore è il tempo di recupero dell'elemento guasto t rem. Il tempo di ripristino è di grande importanza quando si giustifica la necessità di ridondanza del sistema. Dipende principalmente dai diametri delle tubazioni e dalle apparecchiature di rete. Con diametri piccoli, il tempo di riparazione può essere inferiore all'interruzione consentita della fornitura di calore. In questo caso non è necessaria la prenotazione.

Per poter valutare l'affidabilità del sistema, prima di tutto, è necessario formulare con precisione il concetto di elemento e di guasto del sistema. Quando si formula il concetto di guasto di un elemento della rete di riscaldamento, si procede dall'improvviso e dalla durata di un'interruzione della fornitura di calore ai consumatori. Un guasto improvviso di un elemento è una tale violazione delle sue prestazioni quando l'elemento guasto deve essere immediatamente disattivato. Con un fallimento graduale, puoi prima eseguire pre-riparazione elemento senza o con una violazione accettabile della fornitura di calore, rinviando per qualche tempo una ristrutturazione completa, quando il suo arresto non comporterà un guasto del sistema.

Quando si calcola l'affidabilità del sistema e si determina il grado di ridondanza, devono essere presi in considerazione solo i guasti improvvisi.

Pertanto, il guasto di un elemento, preso in considerazione nel calcolo dell'affidabilità dei sistemi di fornitura di calore, è un guasto improvviso, a condizione che da t rem > a p. Tale guasto nei sistemi non ridondanti porta al guasto del sistema e nei sistemi ridondanti - a una modifica della modalità di funzionamento idraulica.

Le cause dei guasti associati alla violazione della forza degli elementi sono coincidenze casuali di sovraccarichi nei punti indeboliti degli elementi. Sia i sovraccarichi di elementi che il loro indebolimento sono determinati dai valori di un numero di variabili casuali indipendenti. Ad esempio, una diminuzione della resistenza di una saldatura può essere associata alla mancanza di penetrazione, alla presenza di inclusioni di scorie e ad altri motivi, che a loro volta dipendono dalle qualifiche del saldatore, dalla qualità degli elettrodi utilizzati, dalle condizioni di saldatura, ecc. Pertanto, i fallimenti sono di natura casuale.

Lo studio dei guasti associati alla corrosione delle tubazioni, ai guasti delle apparecchiature, porta anche alla conclusione che la loro natura è casuale. Allo stesso tempo, la coincidenza di una serie di fattori casuali che possono causare un guasto è un evento raro e pertanto i guasti sono classificati come eventi rari.

Pertanto, le principali proprietà dei guasti presi in considerazione nel calcolo dell'affidabilità sono che si tratta di eventi casuali e rari. Se il malfunzionamento dell'elemento non è un evento casuale, può essere preso in considerazione nei calcoli.

Il compito dei sistemi di fornitura di calore è fornire i livelli di parametri richiesti per i consumatori, ai quali condizioni confortevoli le vite della gente. I guasti di emergenza interrompono la fornitura di calore degli edifici residenziali e pubblici, a causa della quale le condizioni di lavoro e di riposo della popolazione si deteriorano in modo inaccettabile, con conseguenze sociali. Innanzitutto, queste conseguenze includono il fatto stesso della violazione delle normali condizioni di lavoro e di vita delle persone, che porta ad un aumento del numero di malattie delle persone, a un calo della loro efficienza. Le conseguenze sociali sfidano valutazione economica. Allo stesso tempo, la loro importanza è molto alta, pertanto, nella metodologia per valutare l'affidabilità dei sistemi di fornitura di calore, dovrebbero essere prese in considerazione le conseguenze sociali delle interruzioni nella fornitura di calore.

Premesso quanto sopra, nel valutare l'affidabilità della fornitura di calore, si dovrebbe partire dalla fondamentale inammissibilità dei guasti, considerato che un guasto dell'impianto porta a conseguenze irreparabili per l'espletamento dell'incarico.

Come notato in precedenza, sono considerati guasti i danni a sezioni di condotte di calore o apparecchiature di rete, che comportano la necessità del loro arresto immediato. I seguenti danni agli elementi della rete di riscaldamento provocano guasti:

1) condutture: danni da corrosione alle tubazioni; rotture nelle saldature;

2) saracinesche: corrosione del corpo valvola o bypass; dischi deformanti o cadenti; perdita di connessioni flangiate; blocchi che portano a perdite che chiudono sezioni;

3) compensatori premistoppa: corrosione del vetro; fallimento della larva.

Tutti i danni sopra citati si verificano durante il funzionamento a causa dell'esposizione a una serie di fattori sfavorevoli sull'elemento. Alcuni dei danni sono causati da difetti di costruzione.

Più causa comune il danneggiamento dei tubi di calore è la corrosione esterna. Il numero di lesioni associate alla rottura di longitudinale e trasversale saldature tubi, molto meno di quelli corrosivi. Le principali cause di rottura delle saldature sono i difetti di fabbrica nella fabbricazione dei tubi e i difetti nella saldatura dei tubi durante la costruzione.

Le cause di danneggiamento delle saracinesche sono molto diverse: corrosione esterna, e vari problemi che si verificano durante il funzionamento (ostruzioni, inceppamento e caduta dei dischi, disordine delle connessioni delle flange).

Tutti i suddetti motivi che causano danni agli elementi della rete sono il risultato dell'impatto su di essi di vari fattori casuali. In caso di danneggiamento della sezione della condotta, viene spenta, riparata e rimessa in funzione. Nel tempo, potrebbero apparire nuovi danni su di esso, che verranno anche riparati. La sequenza dei danni che si verificano (guasti) sugli elementi della rete di riscaldamento è un flusso di eventi casuali - un flusso di guasti.

LORO. Saprykin, capo tecnologo,
LLC PNTK "Tecnologie energetiche", Nizhny Novgorod

introduzione

Nei sistemi di approvvigionamento di calore esistono riserve molto significative per il risparmio di risorse termiche ed elettriche, in particolare calore ed elettricità.

Recentemente sono apparse sul mercato molte nuove apparecchiature e tecnologie ad alta efficienza volte a migliorare il comfort abitativo e l'efficienza dei sistemi di approvvigionamento di calore. Applicazione corretta innovazioni pone elevate esigenze al corpo di ingegneria. Sfortunatamente, con il personale tecnico sta accadendo il fenomeno inverso: una diminuzione del numero di specialisti qualificati nel campo della fornitura di calore.

Per identificare e miglior uso riserve di risparmio, compresa la conoscenza delle leggi di regolazione della fornitura di calore. In questioni di letteratura tecnica applicazione pratica alle modalità di regolazione della fornitura di calore non viene prestata la dovuta attenzione. Questo articolo tenta di colmare questa lacuna, offrendo un approccio leggermente diverso alla formazione delle equazioni di base che descrivono le modalità di controllo della fornitura di calore rispetto a quelle esposte, ad esempio, nella letteratura tecnica.

Descrizione dei metodi proposti

È noto che le leggi per la regolazione dei carichi termici degli edifici possono essere ottenute da un sistema di tre equazioni che descrivono le perdite di calore di un edificio attraverso gli involucri degli edifici, il trasferimento di calore dai dispositivi di riscaldamento di un edificio e la fornitura di calore attraverso le reti di riscaldamento. In forma adimensionale, questo sistema di equazioni si presenta così:

Il teleriscaldamento nel nostro paese si basa sull'applicazione del metodo regolazione centrale della qualità rilascio di calore.

Come risultato di una ricerca specificamente finalizzata allo studio regime di temperatura all'interno, in funzione della temperatura esterna e dei flussi termici, sono state ottenute le seguenti dipendenze calcolate per determinare la temperatura dell'acqua di rete con controllo qualità centralizzato:

Temperatura dell'acqua nella linea di alimentazione della rete di riscaldamento

(5.5)

Temperatura dell'acqua nella linea di ritorno della rete di riscaldamento

(5.6)

La temperatura di mandata dell'impianto di riscaldamento dell'edificio (dopo il miscelatore)

(5.7)

In pratica, per il calcolo dei sistemi di fornitura di calore secondo le equazioni (5.5) (5.7), vengono costruiti grafici di temperatura del funzionamento delle reti di calore (Fig. 5.2 5.4).

Con la predominanza nei sistemi di fornitura di calore dei consumatori con carico di riscaldamento(quando il consumo di calore orario medio totale per la fornitura di acqua calda è inferiore al 15% del consumo di calore totale stimato per il riscaldamento, vale a dire ) nei sistemi di teleriscaldamento viene utilizzato controllo qualità centralizzato in base al carico di riscaldamento(Fig. 5.2).

Riso. 5.2. Grafici della temperatura ( un) e relative portate d'acqua di rete ( B) con controllo qualità centralizzato in base al carico termico

1, 2, 3, - la temperatura dell'acqua di rete, rispettivamente: nella condotta di alimentazione nella condotta di ritorno e dopo il dispositivo di miscelazione

Con il controllo di qualità, con una variazione della temperatura dell'aria esterna, anche la temperatura dell'acqua nella condotta di alimentazione della rete (curva 1) cambia in base alla richiesta di calore degli impianti di riscaldamento a flusso d'acqua costante nella condotta di alimentazione . La temperatura dell'acqua dietro l'ascensore dopo la miscelazione dell'acqua di ritorno (curva 3) cambia automaticamente in base al rapporto di miscelazione accettato dell'ascensore. La temperatura dell'acqua in uscita dall'impianto di riscaldamento (curva 2) viene mantenuta automaticamente a causa della differenza di temperatura dell'acqua nell'impianto di riscaldamento (un aumento di questa temperatura indica un cattivo funzionamento e disallineamento degli impianti di riscaldamento).

Riso. 5.3. Grafici della temperatura ( un) e consumi di acqua di rete ( B) con controllo centralizzato della qualità del carico combinato di riscaldamento e fornitura di acqua calda (calendario riscaldamento e famiglia)

La temperatura dell'acqua di rete, rispettivamente: nella condotta di alimentazione nella condotta di ritorno e dopo il dispositivo di miscelazione. 1, 2 - rispettivamente, il consumo di acqua di rete per il riscaldamento e la fornitura di acqua calda.

Se gli abbonati hanno fornitura di acqua caldaè necessario adeguare il normale programma di riscaldamento delle temperature dell'acqua nella rete di riscaldamento. Secondo SNiP 41-02-2003, nei sistemi di fornitura di calore chiusi, la temperatura minima dell'acqua nei punti di prelievo dei sistemi di fornitura di acqua calda locale dovrebbe essere di 50 ° C. Tenendo conto del raffreddamento dell'acqua sulla strada dal riscaldatore al punto di prelievo più remoto, la temperatura dell'acqua del rubinetto all'uscita del riscaldatore viene aumentata a circa 60 ° C e la temperatura dell'acqua della rete di riscaldamento si presume essere almeno 70 ° C o inizio) periodo di riscaldamento(at ) risulta essere molto più basso. A tal proposito, non appena la temperatura dell'acqua nella condotta di alimentazione della rete scende (a causa di un aumento della temperatura esterna) al valore minimo richiesto per la fornitura di acqua calda, non è consentito diminuire ulteriormente ed è costante sinistra, uguale a . Il grafico della temperatura risultante dell'acqua di rete fornita, avente punto di rottura a temperatura esterna, chiamato programma di riscaldamento temperature (Fig. 5.3, un).

La particolarità di questo grafico è che nel range basse temperature aria esterna in (II modalità), il grafico della temperatura corrisponde al grafico del controllo di alta qualità del carico termico (curve ) mantenendo un flusso costante di acqua di rete attraverso l'impianto di riscaldamento, pari a (riga 1 in Fig. 5.3, B).

Quando la temperatura esterna aumenta, è necessario un controllo quantitativo locale (modalità io) con una diminuzione del consumo di acqua di rete per il riscaldamento. In questo caso, le temperature e rimarranno costanti. A tale scopo è necessario un regolatore di riscaldamento automatico nell'ITP dell'edificio. Consideriamo ora la modalità di regolazione del funzionamento dello scambiatore di calore del sistema di approvvigionamento di acqua calda. Nella gamma di basse temperature esterne ( II modalità) la temperatura dell'acqua di rete nella linea di alimentazione è superiore alla minima richiesta per il funzionamento del sistema di alimentazione dell'acqua calda, quindi il flusso di acqua di rete allo scambiatore di calore (curva 2 in Fig. 5.3. B) dovrebbe diminuire. Ciò richiede un regolatore di temperatura per l'acqua riscaldata all'uscita dello scambiatore di calore.

Quando la temperatura esterna aumenta (modalità), la portata dell'acqua di rete sullo scambiatore di calore dell'acqua calda deve essere massima, pari a .

È in questa modalità, la più sfavorevole, che si calcola la portata dell'acqua di rete e la superficie riscaldante degli scambiatori di calore dell'impianto di alimentazione dell'acqua calda.

Con regolazione centrale della qualità secondo il carico totale di riscaldamento e fornitura di acqua calda riduce i costi stimati dell'acqua di rete per l'input dell'abbonato, che porta a una diminuzione del costo delle reti di riscaldamento e a una diminuzione del costo del pompaggio del liquido di raffreddamento.

Riso. 5.4. Grafico della temperatura aumentata nella rete di riscaldamento

La temperatura dell'acqua di rete nella condotta di alimentazione, rispettivamente: con un programma di riscaldamento e un programma aumentato; lo stesso nella condotta di ritorno con un programma di riscaldamento e un programma maggiorato; lo stesso, dopo il dispositivo di miscelazione.

Nei sistemi chiusi di fornitura di calore, se la maggior parte (almeno il 75%) dei consumatori dispone di impianti di fornitura di acqua calda che normalmente funzionano secondo uno schema a due stadi, la fornitura di calore è regolata secondo Grafico delle temperature "elevate".(Fig. 5.4).

Questo grafico si applica a ed è costruito sulla base del programma di riscaldamento (curve e ) III modalità, quando . A io modalità, l'acqua viene prelevata solo dalla tubazione di ritorno, con II modalità - insieme dalle tubazioni di alimentazione e ritorno, con III modalità - solo dalla condotta di alimentazione.

Il punto di interruzione di questo grafico è determinato dalla temperatura dell'acqua di rete secondo la curva di riscaldamento. La temperatura dell'acqua di rete calcolata secondo il programma "aggiustato" è .