Методы регулирования. Уравнение теплового баланса и теплопередачи.

 

В зависимости от места осуществления, регулирование может быть центральное, групповое, местное и индивидуальное. Центральное регулирование осуществляется на источнике тепла, групповое в РТП и ЦТП, местное в ИТП, индивидуальное – непосредственно на теплопотребляющих приборах. При однородной нагрузке (например, только отопление) можно ограничиться одним центральным регулированием. Однако в большинстве случаев тепловая нагрузка неоднородна. К тепловым сетям могут быть присоединены системы ОВ, ГВС, технологическая нагрузка. В этом случае, для обеспечения высокого качества теплоснабжения центральное регулирование дополняется групповым, местным или индивидуальным. Такое регулирование называется комбинированным. Однако индивидуальное регулирование требует установки у каждого прибора регулятора, что значительно увеличивает стоимость системы теплопотребления. Эффективное регулирование может быть достигнуто с помощью систем автоматического регулирования (САР). Пока, в связи с дороговизной авторегуляторов, системы САР применяют в основном при центральном и групповом регулировании, а также при новом строительстве.

Несмотря на все многообразие нагревательных приборов, их теплоотдача при теплоносителе воде может быть описана следующим уравнением :Q=KFΔtn=Gc(τ1-τ2) (1)

где Q – количество тепла, отданное нагревательным прибором за время n.

К – коэффициент теплопередачи; F – поверхность нагрева; n – длительность работы прибора; Δt – разность средних температур греющей воды и воздуха, которая может быть представлена как среднеарифметическая разность: Δt=(τ1-τ2)/2-t_i (2), где τ ₁ и τ ₂ – температуры греющей воды соответственно на входе и выходе из нагревательного прибора; ti – температура окружающего воздуха; G – расход теплоносителя через нагревательный прибор; c – теплоемкость воды. Подставив в уравнение (1) значение Δt из (2) можно получить следующее выражение

(3)

Из уравнения (1) можно также получить следующее выражение для τ ₂: τ2=τ1-Q/(cGn) (4).

Подставив в уравнение (3) значение τ ₂ из (4) можно получить следующее выражение для теплоотдачи нагревательного прибора:

(5)

Анализ выражения (5) показывает, что тепловая нагрузка может регулироваться путем изменения следующих параметров:

τ₁ – температуры греющей среды на входе в нагревательный прибор;

G – расхода греющего теплоносителя, (при этом изменяется также температура воды на выходе из прибора τ₂).

Однако практически, централизованно можно регулировать теплоотдачу путем изменения температуры воды на входе в приборτ1 и расхода воды через прибор G. Что касается параметров K, F, n, то ими можно пользоваться для изменения теплоотдачи только при местном регулировании.

Основной метод регулирования теплоотдачи при теплоносителе паре заключается путем изменения температуры конденсации пара при его дросселировании или в изменении n - времени работы нагревательного прибора.

При использовании в качестве теплоносителя воды можно использовать три метода центрального (на источнике тепла) регулирования отпуска теплоты:

1) качественный метод – путем изменения температуры теплоносителя на входе в прибор при постоянном расходе теплоносителя:

2) количественный метод – путем изменения расхода теплоносителя при постоянной его температуре на входе в прибор:

3) качественно-количественный метод – путем одновременного изменения расхода и температуры теплоносителя.

По принципу снабжения теплом нагреваемой среды регулирование отпуска теплоты может быть активным (если нагреваемая среда оказывает влияние на количество поступающей теплоты), и пассивным, если нагреваемая среда не влияет на количество отпущенной теплоты.