Задача №6. Энергосбережение при редуцировании давления пара

Энергосбережение при редуцировании давления пара. Расчет парового эжектора позволяют для конкретных расходов пара и перепадов давления; определение энергосберегающего эффекта.

Исходные данные:

Рабочий поток	Смешанный поток	Инжектируемый потом
Рр=6 МПа	Рc=0,9 МПа	Рн=0,1 МПа
Tp=ts+55C (225,41)	-	tн=105C

Схема использования повышенного давления пара.

Решение

Расчет коэффициентов инжекции вторичного пара:

Коэффициенты, рекомендуемые на основе экспериментальных данных:

φ1=0,95; φ2=0,975; φ3=0,9; φ4=0,925.

Коэффициент скорости рабочего потока:

К₁=φ1*φ2*φ3 = 0,834

Коэффициент скорости инжектируемого потока:

К₂=φ2*φ3*φ4 = 0,812

К_р=1,4; R_p=465; T_p=t_p+273=499,41 К; λ_р=0;

К_н=1,4; T_н=t_н+273=382К; λ_н=0;

Относительные температуры рабочего и инжектируемого потоков:

Температуры торможения при параметрах рабочего и инжектируемого потоков

Критическая скорость рабочего и инжектируемого поля:

Промежуточные коэффициенты:

(по таблицам газодинамических функций при к=1,5)

Проверяем, нет ли области значенияqc3,в которой работа компрессора невозможна.

Прs=Пнкр*Прн=0,1*0,618=0,061

qps=0,42

– поскольку 0<qc3<1 то при любых значениях будет выполняться

Далее проводим расчет для ряда значений:

Приведенная массовая скорость смешанного потока в сечении 3:

Относительное давление смешанного потока в сечении 3:

Коэффициент инжекции при втором предельном режиме:

uпр2 =

			uпр2
0.5	0.721	0.875	0.294
0.6	0.821	0.875	0.154
0.7	0.9	0.768	0.078
0.8	0.956	0.707	0.036
0.9	0.989	0.644	0.014
		0.578	0.00781

Приведенная массовая скорость инжектируемого потока в сечении 2:

qн2 =

Относительное давление инжектируемого потока в сечении 2:

Промежуточные коэффициенты:

Коэффициент инжекции парового эжектора:

qн2	λн21	Пн2	Пс2	К3	К4	u
0.785	0.56	0.845	0.282	2.168	7.243	0.178
0.656	0.44	0.902	0.301	1.882	6.493	0.144
0.439	0.32	0.947	0.316	1.67	6.414	0.11
0.309	0.19	0.981	0.327	1.504	7.35	0.074
0.152	0.09	0.996	0.332	1.372	10.424	0.041
0.088	0.05	0.999	0.333	1.264	12.505	0.028

Определение расходов инжектируемого пара, приходящегося на 1 кг рабочего пара:

G_p = 1 кг

G_н= G_pu

Gн

0.178

0.144

0.11

0.074

0.041

0.028

· Энергосбережение в системах распределения пара и горячей воды.

Мероприятия по энергосбережению при распределении и транспорте энергоносителей имеют несколько направлений: снижение прямых утечек пара и воды, снижение тепловых потерь теплопроводов за счет их изоляции, оптимизация гидравлического сопротивления при транспорте энергоносителей и т.д.

Количество тепла (Вт; ккал/ч), передаваемое в окружающую среду нагретой поверхностью трубопровода, определяется:

Q_ТР = π×d×α×(t_нар - t_в)×L,

где t_нар, t_в – средняя температура наружной поверхности и окружающего воздуха, °С

d, L – диаметр и длина трубопровода, м

α – суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/м2К (ккал/м3×ч×°С)

Для нагретых плоских поверхностей:

Q_П = α×(t_нар - t_в)×H,

где H – площадь поверхности, м².

Суммарный коэффициент теплоотдачи учитывает теплоотдачу конвекцией α _к и излучением α _л.

Для расчета первого из них используют зависимости вида Nu=f(Re, …) или Nu=f(Gr, Pr).

Приближенно для объектов, находящихся вне помещений на открытом воздухе, α _к ( Вт/м2×К) можно оценить:

α_к= 10 + 6, Вт/м²×К,

где w – скорость ветра, м/с

Для трубопроводов диаметром до 2 м., находящихся в помещениях:

α_к= 8,1 + 0,045 ×(t_нар - t_в),

Лучистый теплообмен между поверхностью технологического оборудования и окружающим пространством определяется уравнением:

где ε_П- приведенная степень черноты системы;

с_о – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, = 5,7 Вт/м2×К4;

t_нар и t_в - абсолютные температуры стенок оборудования и окружающих стен.

Потери тепла (Вт/м(ккал/м×ч)) неизолированной трубой в грунте определяются по формуле:

где λ _гр – коэффициент теплопроводности грунта, Вт/м×°С;

Для влажных грунтов можно принимать λ _гр =1,5; для грунтов средней влажности λ _гр =1,5 и для

сухих грунтов λ _гр =0,5.

t_гр – температура грунта, °С;

r – радиус поверхности трубы, соприкасающейся с грунтом, м;

a – глубина заложения оси теплопровода от поверхности земли, м.

Известно, что непрерывно увлажняемая за счет адсорбирования парообразной влаги из окружающей среды изоляция теряет в 3÷4 раза больше энергии, чем сухая, имеющая влагоизолирующийслой.

Изоляция типа минваты непрерывно увлажняемая потоками воды теряет в окружающее пространство энергии больше, чем полностью неизолированная поверхность, если температура поверхности трубы более 1000С.

При расчете общей длины неизолированных труб для определения потерь тепла важно включить в расчет все фланцы и запорную арматуру. По тепловым потерям фланец эквивалентен 0,8 мтрубы, а вентиль или задвижка эквивалентны 1 м трубы.

Можно считать, что неизолированный фланец эквивалентен по величине потерь 8 метрам, а вентиль или задвижка – 10 метрам изолированной трубы.

Поскольку экономия тепловой энергии приводит к уменьшению финансовых затрат, а изоляционные работы к увеличению последних, то следует для конкретных условий вычислять оптимальнуювеличину изоляции трубопроводов.

Для этого рассчитывают приведенные затраты, грн./м²

С_е - единовременные затраты; Z_{от пер} - продолжительность отопительного периода, сутки; m -1,05 коэффициент, учитывающий инфляцию; С_т - стоимость тепловой энергии.