Лабораторная работа. Исследование качественного регулирования отпуска тепла водяной системы теплоснабжения

Цель работы: является углубление знаний в области систем регулирования отпуска тепла, получение навыков проведения теплотехнических экспериментов и экспериментального определения параметров регулирования водяной системы теплоснабжения.

Задачей работы является экспериментальное определение тепловой нагрузки нагревательного прибора в зависимости от температур в подающей и обратной магистрали тепловой сети и построение по этим данным температурного графика при качественном регулировании отопительной нагрузки водяной системы теплоснабжения при непосредственной схеме присоединения отопительной нагрузки к тепловой сети.

Теоретическое введение

Тепловая нагрузка разнородных потребителей тепла зависит от метеорологических условий, режимов работы потребителей тепла. Для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха главным фактором, влияющим на расход тепла, является температура наружного воздуха. Расход тепла на горячее водоснабжение и технологическое пароснабжение от температуры наружного воздуха зависит незначительно.

Система изменения тепловой нагрузки теплопотребителей в соответствии с графиком их теплопотребления называется системой регулирования отпуска тепла. Различают центральное, групповое и местное регулирование отпуска тепла. Центральное регулирование тепловой нагрузки осуществляется у источника тепла - на ТЭЦ или районной котельной. Групповое и местное регулирование производится у потребителей и рассматривается как дополнительное к центральному.

Все количество тепла, полученное из источника теплоснабжения по тепловым сетям, расходуется в нагревательных приборах для нагрева воздуха в помещениях, воздуха в вентиляционных приточных камерах, воды в водонагревателях. Тепловая нагрузка систем теплоснабжения, таким образом, зависит от режима теплоотдачи нагревательных приборов.

Теплопередача рекуперативного нагревательного прибора определяется по уравнению:

(1.1)

где - количество тепла, отданное нагревательным прибором

за время , кДж;

k - коэффициент теплопередачи, кВт/м² К;

F – площадь нагреваемой поверхности прибора, м²;

Dt - средняя разность температур между греющей и нагреваемой средой, К.

Уравнение (1.1) показывает, что тепловую нагрузку системы теплоснабжения можно регулировать воздействием на любой из сомножителей правой части уравнения (1.1), изменением коэффициента теплопередачи, изменением поверхности нагрева, изменением средней разности температур, изменением времени работы прибора.

В соответствии с этим регулирование отпуска тепла в водяных системах теплоснабжения может осуществляться следующими способами:

а) качественное регулирование - расход воды постоянен;

б) количественное регулирование - температуры на входе постоянны;

в) качественно-количественное регулирование;

г) регулирование пропусками.

Для регулирования отпуска тепла соотношение (1.1) неудобно. Поэтому нагрузку теплообменного аппарата представляют в виде:

Q= S W_MÑ, (1.2)

где Q= Q_t/t, кВт;

W_M- меньшая массовая теплоемкость теплоносителя, кВт/К;

Ñ- максимальная разность температур между греющим и нагреваемым теплоносителями, ⁰С, в нагревательных приборах отопления она равна t₁ -t_B;

S- безразмерная удельная тепловая нагрузка;

t₁, t₂, t_B, Dt_а, Dt_L- соответственно температуры на входе и выходе в нагревательный прибор, температура воздуха в помещении, средне-арефметические и среднелогарифмические температурные напоры, ⁰С.

Очевидно, что

Dt_а= (1.3)

Dt_L= (1.4)

Величина S по результатам экспериментальных исследований всех типов нагревательных приборов отопления может быть представлена в виде:

(1.5)

где w= kF/W_M- режимный коэффициент, он равен

w= w_ос /W_м, (1.6)

где w_ос= - режимный коэффициент основного режима за который обычно принимается расчетный режим, `Q₀=Q/Q₀;

Q, Q₀ -нагрузки нагревательного прибора в любом и основном режиме.

Величина n зависит от типа нагревательных приборов и способов их присоединения к стенкам и колеблется в пределах от 0,17 до 0,33. В большинстве случаев n=0,25. Тогда (1.6) принимает вид

w=w_ос `Q<sup>0,2</sup>/`W_{m .} (1.7)

При мгновенном регулировании расход греющей среды остается постоянным и поэтому `W=1. Тогда путем несложных преобразований можно получить следующие соотношения:

(1.8)

t₁=2t_B-t₂+2Dt_Л Q^0,8. (1.9)

Эти соотношения положены в основу данной работы.