Способ качественного регулирования отопительной нагрузки

(71) Всесоюзное науобъединение по рацванию газа в народнромгаз" но-производственное ональному использоом хозяйстве "Союзп 72) И.ВЛЦербатенко53) 662.997 (088.8), П. Сорокин ьство ССС(54) СПОСОБ КАЧ РОВАНИЯ ОТОПИ ТВЕННОГО РЕГУЛИЛЬНОЙ НАГРУЗКИ 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет повысить точность регулирования тепловой нагрузки. Способ заключается в подаче части теплоносителя по трубопроводу 1 перепуска между подающей и обратной магистралями 2, 3 путем понижения давления теплоносителя перед трубопроводом 1 ниже давления насыщения его паров, Образовавшийся в результате пар подают при сверхкритическом перепаде давления в обратную магистраль 3, где смешивают его с жидким теплоносителем перед сетевым насосом 4, кавитационный запас которого поддерживают в определенных пределах. 2 ил,40 45 50 55 пример манометры 14. Наличие перечисленных средств измерения позволяет определять и контролировать величины, входящие в формулы для расчета Фи Ьи.Регулирование отопительной нагрузки ТОК по предлагаемому способу осуществля,ется следующим образом,В процессе работы вода (жидкий тепло- носитель) нагревается до заданной температуры Т 1 в водогрейном котле 7, а затем с помощью сетевого насоса 4 прокачивается последовательно через подающую магистраль 2, отопительные приборы 6, установленные внутри теплицы 5, и обратную магистраль 3, При течении в трубке 8 Вентури давление в потоке воды понижается, в результате чего в зоне разрежения за пластиной 9 образуется паровая полость 15, заполненная насыщенным паром при температуре Т 1 и давлении Рзг, При открытии регулирующего клапана 10 паровая полость 15 соединяется с обратной магистралью 3, давление в которой, определяющее располагаемый кавитационный запас Ли сетевого насоса 4, устанавливается меньше давления в паровой полости 15,ВыпоЛнение неравенства Л 1ф обеспечивает сверхкритический перепад давлений на регулирующем клапане 10 ( - Др, где Р 2 - давление в обратной маР 2РЯ 1гистрали 3), при котором скорость насыщенного пара в самом узком сечении клапана равна критической скорости звука, а расход пара независимо от величины противодавления Р 2 определяется только давлением в паровой полости Ру, которое, в свою очередь, однозначно связано с температурой Т 1, Смешиваясь с водой в обратной магистрали 3, имеющей темпеоатуру Т - Т, укаэанный пар полностью конденсируется, отдавая теплоту воде, температура которой, в том числе и перед сетевым насосом 4, повышается. В то же время температура воды в подающей магистрали 2 в результате отбора теплоты на ее испарение понижается на величину Ь Т, Поскольку при качественном регулировании отопительной нагрузки массовый расход теплоносителя (воды) гп в тепловой сети не изменяется (гл = сопм), снижение температуры воды в подающей магистрали 2 приводит к уменьшению температуры внутри теплицы 5.Изменяя проходное сечение регулирующего клапана 10, можно изменять расход перепускаемого пара, а следовательно, и температуру воды в подающей магистрали 2 на входе в отопительные приборы 6. В то же время нагрев воды перед сетевьм насо 5 10 15 20 25 30 35 сом 4 при прочих равных условиях приводит к снижению его располагаемого кавитационного запаса Л й, Необходимым условием осуществления предложенного способа является выполнение неравенства Л ЬрЛ йФ, обеспечивающее бескавитационную работу сетевого насоса 4 с учетом уменьшения Ли из-за нагрева воды в обратной магистрали 3 при критическом истечении пара из паровой полости 16 (наличие сверхкритического перепада давлений на регулирующем клапане 10). Последнее позволяет получить однозначную связь между расходом пара, а следовательно, и снижением температуры воды ЬТ, и площадью проходного сечения регулирующего клапана 10 независимо от давления в обратной магистрали 3,Здесь следует отметить, что выполнение указанного неравенства автоматически ограничивает минимальную температуру теплоносителя Т 1, при которой можно осуществить предлагаемый способ,Поддержание величины ЛЬ в заданном диапазоне осуществляется посредством регулирования гидравлического сопротивления тепловой сети с помощью дроссельных кранов 11,Входящие в формулы для расчета Фи Ь й физические параметры теплоносителя определяются из соответствующих таблиц по измеренным с помощью термопар 12 значениям соответствующих температур, а скорость теплоносителя на входе в сетевой насос вычисляется по измеренному с помощью расходомера 13 обьемному расходу О. П р и м е р, Рассмотрим систему качественного регулирования отопительной нагрузки ТОК в расчетной точке, которой соответствуют температура наружного воздуха Т, = -40 С, температура воды в подающей магистрали (перед паровой полостью) Т 1 = 150 С, температура воды в обратной магистрали Т = 70"С, скорость воды Ч = 2 м/с, Указанным температурам соответствует Рз 1 = 4,76 х 10 Па, Рэ 2 = 1,013 х 10 Па, К = = 1,3, р = 978 кг/м, р =- 0,2 кг/м, г 1 =б=2,1 х 10 Дж/кг, г 2= 2,33 х 10 Дж/кг, Срб= 4313 Дж/кг К, фр . 0,546.Для принятого температурного графика 150/70 С изменению температуры наружного воздуха с Тл = -40 С до Т=-30"С соответствует снижение температуры воды в подающей магистрали с Т 1= 150 С до Т 1= 130 С,т,е. ЛТ = 20", Б качестве сетевого насоса выбран насос Д 630-90 с постоянным числом оборотов и960 об/мин, напором 90 м при прсизвсдительносги 630м /ч и допустимым кавитационным запасом ЛЬд = 6,5 м, В случае установки перед центробежной крыльчаткой насоса шнекового колеса можно получить допустимый кавитационный коэффициент быстроходности ука занного насоса Сд = 3000, которому соответствует ЛЬд = 0,68 м = 6,67 Дж/кг. Тогда в результате расчета по приведенной выше формуле получим Ф= 140,8 Дж/кг.Следовательно, для реализации пред ложенного способа допустимый кавитационный запас на входе в сетевой насос следует поддерживать в диапазоне 6,67 Ь Ь- с 140,8 Дж/кг.Для определения области возможной 15 реализации предложенного способа по Т 1 построим зависимость Ф = 1 (Т 1) для нескольких, например трех, значений Т 1 = =150,120 и 100 С (фиг. 2), Там же нанесено значение Лпд = 6,67 Дж/кг, принятое по стоянным, не зависящим от температуры воды в обратной магистрали. Рабочая область на графике фиг, 2) заштрихована. Из графика следует, что в рассмотренном примере предложенный способ может 25 быть реализован при изменении температуры воды в подающей магистрали в диапазоне 122Т 1150 С, При. качественном регулировании отопительной нагрузки этой температуре соответствует Т,-28 С. 30В СССР существует ряд областей, где число часов за отопительный период со среднесуточной температурой Тн - - -28 ОС значительно, Так, например, в Якутской АССР (Усть-Мая) число часов с -60 Т35 -30 С составляет 2500, или 104 сут, в течение которых может быть реализован предложенный способ регулирования отопительной нагрузки. В остальное время должен применяться один из известных 40 способов, например основанный на перекачке воды из обратной магистрали в подающую.Поскольку плотность перепускного па-, ра р 1 = 2,55 кг/м Т 1 = 150 С) значительнои з о 45 меньше плотности воды р = 987 кг/м, то в результате перепуска пара из паровой полости массовый расход воды перед отопительными приборами уменьшается 50 незначительно, максимум на 4 О, что практически не сказывается на гидравлическом режиме тепловой сети. В то же время при использовании известного способа для понижения температуры воды с Т 1 = 150 С до 55 130 С (ЬТ = 20 С) требуется перекачать из обратной магистоали в подающую массовый расход т 1 = 233 м /ч, составляет 3706 от массового расхода воды через сетевой насос.Использование данного способа качественного регулирования отопительной нагрузки потребителя повышает надежность регулирования за счет исключения из схемы теплоснабжения дополнительного насоса, а также снижает энергозатраты в связи с выключением на время использования предлагаемого способа дополнительного насоса, обеспечивающего подачу воды из обратной в подающую магистраль. Формула изобретения ЛЬд ЛЬ Ф,где т(р -р ) Т Т + 2 К+1емый ид сетевого Ьви й, Ь пд - располага тационный запас ветственно, Дж/кг; Т - температура ной магистрали до с Ру, Рэ 2 - давле теплоносителя при щей магистрали пер в обратной магистр ветственно, Па; Др - критическо в обратной магистрстимыи касоса соотеля в обраттеплоноси мешения, К ние насыщ тем перату ед паровой али до сме х паров е в подаюполостью и шения соот-, енны е отношение давленийали и паровой полости Способ качественного, регулирования отопительной нагрузки потребителя, заключающийся в подаче части теплоносителя по трубопроводу перепуска из подающей магистрали тепловой сети в обратную магистраль, снабженную сетевым насосом, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, в подающей магистрали перед трубопроводом перепуска понижают давление теплоносителя ниже давления насыщения его паров, образовавшийся в результате пар подают.при сверхкритическом перепаде давления в обратную магистраль по трубопроводу перепуска и смешивают с жидким теплоносителем, поступающим от потребителя, перед сетевым насосом, кавитационный запас которого поддерживают в пределах10 1 б 63345 Составитель М,Баловдактор М.Циткина Техред М.Моргентал Корр СЧ Заказ 2253 Тираж 391 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 подающей магистрали перед трубопроводом перепуска;К - показатель адиабаты насыщенного пара в паровой полости;р,р - соответственно плотность тепилоносителя и его насыщенного пара при температуре Т, кг/м;г 1, г 2 - соответственно, теплота парообразования при температуре теплоносителя в подающей магистрали перед паровой полостью и в обратной магистрали при температуре Т, Дж/кг;Ср - изобарная теплоемкость теплоносителя при температуре в подающей маги страли перед паровой полостью, Дж/кг К;Ь Т - разность температур теплоносителя в подающей магистрали до и после паровой полости, К;/ - скорость теплоносителя на входе в 10 сетевой насос,м/с