Тепловой расчет подземных бесканальных теплопроводов.

8.2.1. Подземная бесканальная однотрубная прокладка

При бесканальной прокладке R=Rиз + Rгр. Термическое сопротивление грунта определяется по формуле lгр – коэффициент теплопроводности грунта; h – глубина залегания оси трубы; d – диаметр трубы. Если h/d > 2, то приближенно Подсчет теплопотерь проводят не при действительной глубине залегания трубы, а по приведенной hп=h + hф, где hф – толщина фиктивного слоя грунта. hф =lгр/a, где a – коэффициент теплоотдачи на поверхности.

Рис.8.1. Схема однотрубного бесканального теплопровода

 

8.2.2. Подземная бесканальная двухтрубная прокладка

Взаимное влияние соседних труб учитывается условным дополнительным сопротивлением R0. В этом случае . Теплопотери первой трубы

Рис.8.2. Схема двухтрубного бесканального теплопровода

Теплопотери второй трубы

 

Здесь t ₀ – естественная температура грунта на глубине оси трубы h. Температурное поле в грунте вокруг двухтрубного бесканального теплопровода определяется по формуле

t – температура любой точки грунта, удаленной на x от вертикальной плоскости, проходящей через ось трубы с более высокой температурой теплоносителя (подающий трубопровод), и на y от поверхности грунта.

8.2.3. Подземная канальная прокладка

При наличии воздушной прослойки между изолированным трубопроводом и стенкой канала термическое сопротивление определяется как R=Rи + Rн + Rпк + Rк + Rг. Температура воздуха в канале определяется из уравнения теплового баланса

Рис.8.3. Схема канальной прокладки однотрубного теплопровода

При канальной прокладке многотрубного теплопровода уравнение теплового баланса можно записать в виде

После определения температуры воздуха в канале рассчитываются потери тепла от каждой трубы.

8.3. Тепловые потери трубопровода

Тепловые потери тепловой сети складываются из потерь тепла участков трубопровода без арматуры и фасонных частей – линейных тепловых потерь и теплопотерь фасонных частей, арматуры, опор, фланцев и т.п. – местных потерь тепла.

Линейные потери тепла есть

Q_л = ql

Потери тепла отводов, колен, гнутых компенсаторов и т.п., периметр поперечного сечения которых близок к периметру трубопровода, рассчитываются по формулам для прямых круглых труб.

Тепловые потери фланцев, фасонных частей и арматуры обычно определяются в эквивалентных длинах трубы того же диаметра.

Q_м = ql_экв.

Суммарные потери тепла трубопровода определяются как

Q=q(l+l_экв)=ql(1+b), b=l_экв/l.

Для предварительных расчетов можно принять b =0.2-0.3.

Изменение энтальпии теплоносителя вследствие тепловых потерь можно определить из уравнения баланса

При транспорте насыщенного пара вследствие падения энтальпии выпадает конденсат. При коротких трубопроводах, когда ожидаемое падение температуры не превышает 3-4 % величины температуры в начале участка, расчет можно проводить в предположении постоянства удельных тепловых потерь. При длинных или слабо изолированных участках трубопровода нужно учитывать изменение удельных тепловых потерь по длине трубы. Уравнение баланса тепла для участка dl трубы

После интегрирования в пределах от t_н до t_к и от 0 до l получим

Данная формула справедлива, строго говоря, для изобарного течения. Снижение температуры при падении давления можно определить по

где - дифференциальный дроссель-эффект; Dp – падение давления пара.

Действительная температура пара в конце трубопровода есть .

Можно найти длину паропровода, на которой пар теряет перегрев. Для точного расчета длины нужно знать закон изменения температуры и давления по длине трубы. Задача решается графически.

1 – кривая изменения температуры по длине трубопровода; 2 – кривая изменения давления по длине трубопровода; 3 – кривая температур насыщения по длине трубопровода. Количество конденсата на участке трубопровода

Рис.8.4. Определение точки выпадения конденсата