Ministarstvo obrazovanja Republike Bjelorusije

obrazovne ustanove

"Bjeloruski nacionalni tehnički univerzitet"

ESSAY

Disciplina "energetska efikasnost"

na temu: „Toplotne mreže. Gubici toplotne energije tokom prenosa. Toplotna izolacija.»

Završio: Schreider Yu. A.

Grupa 306325

Minsk, 2006

1. Mreža grijanja. 3

2. Gubici toplotne energije tokom prenosa. 6

2.1. Izvori gubitaka. 7

3. Toplotna izolacija. 12

3.1. Termoizolacioni materijali. 13

4. Spisak korištene literature. 17

1. Toplotne mreže.

Toplotna mreža je sistem čvrsto i čvrsto međusobno povezanih učesnika u toplovodima kroz koje se toplota prenosi od izvora do potrošača toplote koristeći nosače toplote (para ili topla voda).

Glavni elementi toplotnih mreža su cjevovod koji se sastoji od čelične cijevi, međusobno povezane zavarivanjem, izolaciona konstrukcija dizajnirana da zaštiti cjevovod od vanjske korozije i gubitka topline, te noseća konstrukcija koja percipira težinu cjevovoda i sile koje nastaju tokom njegovog rada.

Najkritičniji elementi su cijevi, koje moraju biti dovoljno čvrste i zategnute pri maksimalnim pritiscima i temperaturama rashladne tekućine, imati nizak koeficijent temperaturne deformacije, mala hrapavost unutrašnje površine, visoka toplotna otpornost zidova, što doprinosi očuvanju toplote, nepromjenjivost svojstava materijala pri dužem izlaganju visokim temperaturama i pritiscima.

Snabdijevanje potrošača toplinom (grijanje, ventilacija, sistemi vodosnabdijevanja i tehnološki procesi) sastoji se od tri međusobno povezana procesa: komunikacije toplote sa nosačem toplote, transporta toplotnog nosača i korišćenja toplotnog potencijala toplotnog nosača. Sistemi za snabdevanje toplotom se klasifikuju prema sledećim glavnim karakteristikama: snaga, vrsta izvora toplote i vrsta rashladnog sredstva.

U pogledu snage, sisteme za snabdevanje toplotom karakteriše opseg prenosa toplote i broj potrošača. Mogu biti lokalni ili centralizirani. lokalni sistemi Sistemi za snabdevanje toplotom su sistemi u kojima su tri glavne veze kombinovane i smeštene u istim ili susednim prostorijama. Istovremeno, prijem topline i njen prijenos u zrak prostorija kombinirani su u jednom uređaju i nalaze se u grijanim prostorijama (peći). Centralizirani sistemi u kojima se toplina isporučuje iz jednog izvora topline u više prostorija.

Po vrsti izvora toplote sistema daljinsko grijanje podijeljeno na daljinsko grijanje i daljinsko grijanje. U sistemu daljinskog grijanja izvor topline je kotlovnica, daljinsko grijanje-CHP.

Prema vrsti nosača toplote, sistemi za snabdevanje toplotom se dele u dve grupe: voda i para.

Nosač topline je medij koji prenosi toplinu od izvora topline do uređaja za grijanje sistema grijanja, ventilacije i tople vode.

Nosač topline prima toplinu u kotlarnici (ili CHPP) i kroz vanjske cjevovode, koji se nazivaju toplinske mreže, ulazi u sisteme grijanja, ventilacije industrijskih, javnih i stambenih zgrada. U uređajima za grijanje koji se nalaze unutar zgrada, rashladno sredstvo odaje dio topline akumulirane u njemu i ispušta se kroz posebne cjevovode natrag do izvora topline.

U sistemima za grijanje vode nosilac topline je voda, au parnim sistemima para. U Bjelorusiji se sistemi za grijanje vode koriste za gradove i stambena naselja. Na industrijskim lokacijama para se koristi u tehnološke svrhe.

Sistemi toplovoda vode mogu biti jednocevni i dvocevni (u nekim slučajevima i višecevni). Najčešći je dvocevni sistem dovod topline (isporučuje se jedna cijev vruća voda potrošača, s druge strane, rashlađena voda se vraća u TE ili u kotlarnicu). Razlikovati otvorene i zatvorene sisteme grijanja. IN otvoreni sistem vrši se „direktno povlačenje vode“, tj. toplu vodu iz dovodne mreže potrošači rastavljaju za kućne, sanitarno-higijenske potrebe. Uz potpunu upotrebu tople vode može se primijeniti jednocevni sistem. Za zatvoreni sistem karakteriše skoro potpuni povratak mrežna voda u CHPP (ili kotlarnici okruga).

Na nosače toplote u sistemima daljinskog grejanja postavljaju se sledeći zahtevi: sanitarni i higijenski (nosač toplote ne bi trebalo da pogorša sanitarne uslove u zatvorenim prostorima - prosječna temperatura površina grijaćih uređaja ne smije prelaziti 70-80), tehničko-ekonomske (tako da je cijena transportnih cjevovoda najniža, masa grijaćih uređaja mala i osigurana minimalni protok gorivo za grijanje prostora) i operativni (mogućnost centralnog podešavanja prijenosa topline iz sistema potrošnje zbog varijabilnih vanjskih temperatura).

Pravac toplovoda se bira prema toplotnoj karti područja, uzimajući u obzir materijale geodetskih snimanja, plan postojećeg i planiranog nadzemnog i podzemne konstrukcije, podaci o karakteristikama tla i dr. Pitanje izbora vrste toplovoda (nadzemni ili podzemni) odlučuje se uzimajući u obzir lokalne uslove i studije izvodljivosti.

At visoki nivo podzemne i vanjske vode, gustina postojećih podzemnih objekata na trasi projektovanog toplovoda, jako ispresijecanog jarugama i željezničke pruge u većini slučajeva prednost se daje nadzemnim toplovodima. Takođe se najčešće koriste u industrijska preduzeća pri zajedničkom polaganju energetskih i tehnoloških cjevovoda na zajedničkim nadvožnjacima ili visokim osloncima.

U stambenim prostorima, iz arhitektonskih razloga, obično se koristi podzemno polaganje grijaćih mreža. Vrijedi reći da su nadzemne mreže koje provode toplinu izdržljive i održive u usporedbi s podzemnim. Stoga je poželjno pronaći barem djelomičnu upotrebu podzemnih toplovoda.

Prilikom odabira trase toplotnog cjevovoda, prvenstveno se treba voditi uvjetima pouzdanosti opskrbe toplinom, sigurnosti rada servisno osoblje i stanovništva, sposobnost brzog otklanjanja problema i nezgoda.

U svrhu sigurnosti i pouzdanosti snabdijevanja toplinom, mreže se ne polažu u zajedničke kanale sa kisikovim cjevovodima, gasovodima, cjevovodima komprimirani zrak sa pritiskom iznad 1,6 MPa. Prilikom projektovanja podzemnih toplovoda u smislu smanjenja početnih troškova, potrebno je odabrati minimalan broj komora, izvodeći ih samo na mestima ugradnje armatura i uređaja kojima je potrebno održavanje. Broj potrebnih komora se smanjuje upotrebom mehova ili dilatacionih spojeva sočiva, kao i aksijalni dilatacijski spojevi sa velikim hodom (dvostruki kompenzatori), prirodna kompenzacija temperaturnih deformacija.

Na van kolovoza dozvoljeni su plafoni komora i ventilacionih šahtova koji strše na površinu zemlje do visine od 0,4 m. Da bi se olakšalo pražnjenje (odvodnjavanje) toplovoda, polažu se sa nagibom prema horizontu. Za zaštitu parovoda od prodiranja kondenzata iz cevovoda za kondenzat tokom gašenja parovoda ili pada pritiska pare, posle sifona za paru treba postaviti sifone za paru. nepovratni ventili ili kapci.

Duž trase toplovodnih mreža izgrađuje se uzdužni profil na kojem se nanose planske i postojeće oznake terena, nivo stajanja podzemne vode, postojeće i planirane podzemne komunalije i druge građevine koje prolazi toplovod, sa naznakom vertikalnih oznaka ovih objekata.

2. Gubici toplotne energije tokom prenosa.

Za procjenu performansi bilo kojeg sistema, uključujući toplinu i energiju, generalizirano fizički indikator, - koeficijent korisna akcija(efikasnost). fizičko značenje Efikasnost - odnos dobijene vrednosti koristan rad(energiju) potrošiti. Ovo drugo je zbir primljenog korisnog rada (energije) i gubitaka koji se javljaju u sistemskim procesima. Dakle, povećanje Efikasnost sistema(a samim tim i povećanje njegove efikasnosti) može se postići samo smanjenjem količine neproduktivnih gubitaka koji nastaju u procesu rada. To je glavni zadatak uštede energije.

Glavni problem koji se javlja u rješavanju ovog problema je identifikovanje najvećih komponenti ovih gubitaka i odabir optimalne tehnološko rešenje, što omogućava značajno smanjenje njihovog uticaja na vrednost efikasnosti. Štaviše, svaki konkretan objekat (cilj uštede energije) ima niz karakteristika karakteristike dizajna a komponente njegovog toplotnog gubitka su različite po veličini. I kad god se radi o poboljšanju efikasnosti toplotne i energetske opreme (na primjer, sistema grijanja), prije donošenja odluke u korist bilo koje tehnološke inovacije, neophodno je izvršiti detaljan pregled samog sistema i identifikovati najviše značajni kanali gubitka energije. Razumna odluka bi bila da se koriste samo takve tehnologije koje će značajno smanjiti najveće neproduktivne komponente gubitaka energije u sistemu i na minimalni trošak značajno povećati njegovu efikasnost.

2.1 Izvori gubitaka.

Svaki toplotni i energetski sistem u svrhu analize može se podijeliti u tri glavna dijela:

1. lokacija za proizvodnju toplotne energije (kotlarnica);

2. dionica za transport toplotne energije do potrošača (cijevovodi toplovodnih mreža);

3. prostor potrošnje toplote (grejani objekat).

Svaka od navedenih sekcija ima karakteristične neproduktivne gubitke, čije je smanjenje glavna funkcija uštede energije. Razmotrimo svaki odjeljak posebno.

1.Parcela za proizvodnju toplotne energije. postojeća kotlarnica.

Glavna karika u ovom odjeljku je kotlovska jedinica, čije su funkcije pretvaranje kemijske energije goriva u toplinsku energiju i prijenos te energije na rashladno sredstvo. U kotlovskoj jedinici odvija se niz fizičkih i hemijskih procesa, od kojih svaki ima svoju efikasnost. I svaka kotlovska jedinica, koliko god bila savršena, nužno gubi dio energije goriva u tim procesima. Pojednostavljeni dijagram ovih procesa prikazan je na slici.

Uvek postoje tri vrste glavnih gubitaka na mestu proizvodnje toplote tokom normalnog rada kotlovske jedinice: sa nedovoljno sagorevanjem goriva i izduvnih gasova (obično ne više od 18%), gubici energije kroz oblogu kotla (ne više od 4%) i gubici sa ispuštanjem i za sopstvene potrebe kotlarnice (oko 3%). Navedene brojke gubitaka topline su približno blizu normalnom, ne novom, kućnom kotlu (sa efikasnošću od oko 75%). Napredniji moderni kotlovi imaju stvarnu efikasnost od oko 80-85% i ovi standardni gubici su manji. Međutim, oni se mogu dodatno povećati:

• Ako se podešavanje režima kotlovske jedinice sa inventarom ne izvrši pravovremeno i kvalitetno štetne emisije, gubici sa sagorevanjem gasa mogu porasti za 6-8%;
• Prečnik mlaznica gorionika instaliranih na kotlu srednje snage obično se ne preračunavaju za stvarno opterećenje kotla. Međutim, opterećenje priključeno na kotao se razlikuje od onog za koji je gorionik dizajniran. Ova neusklađenost uvijek dovodi do smanjenja prijenosa topline od gorionika do grijaćih površina i povećanja gubitaka za 2-5% zbog kemijskog sagorijevanja goriva i izduvnih plinova;
• Ako se površine kotlovskih agregata čiste u pravilu jednom u 2-3 godine, to smanjuje efikasnost kotla sa kontaminiranim površinama za 4-5% zbog povećanja gubitaka s dimnim plinovima za ovu količinu. Osim toga, nedovoljna efikasnost sistema hemijskog tretmana vode (CWT) dovodi do pojave hemijskih naslaga (kalema) na unutrašnje površine bojlera, što značajno smanjuje njegovu efikasnost.
• Ako kotao nije opremljen kompletnim setom kontrolnih i regulacionih sredstava (paromjeri, mjerači topline, sistemi za kontrolu procesa sagorijevanja i toplotnog opterećenja) ili ako upravljačka sredstva kotlovske jedinice nisu optimalno podešena, to u prosjeku dodatno smanjuje njegova efikasnost za 5%.
• Ako se naruši integritet kotlovske obloge, dolazi do dodatnog usisavanja zraka u peć, što povećava gubitke pri sagorevanju i izduvnim plinovima za 2-5%
• Upotreba modernih pumpna oprema u kotlovnici omogućuje smanjenje troškova električne energije za vlastite potrebe kotlovnice za dva do tri puta i smanjenje troškova njihovog popravka i održavanja.
• Značajna količina goriva se troši na svaki "start-stop" ciklus kotla. Savršena opcija rad kotlarnice - svoj kontinuirani rad unutar definisanog opsega snage režimsku kartu. Upotreba pouzdanih zaporni ventili, visokokvalitetni uređaji za automatizaciju i upravljanje omogućavaju minimiziranje gubitaka koji nastaju zbog fluktuacija struje i vanrednih situacija u kotlarnici.

Gore navedeni izvori dodatnih gubitaka energije u kotlovnici nisu očigledni i transparentni za njihovu identifikaciju. Na primjer, jedna od glavnih komponenti ovih gubitaka - gubici sa nedovoljno sagorijevanjem, može se utvrditi samo pomoću kemijske analize sastava izduvnih plinova. Istovremeno, povećanje ove komponente može biti uzrokovano brojnim razlozima: ne poštuje se ispravan omjer mješavine goriva i zraka, dolazi do nekontrolisanog usisavanja zraka u peć kotla, gorionik radi u neoptimalnom načinu rada. , itd.

Dakle, trajni implicitni dodatni gubici samo pri proizvodnji toplote u kotlarnici mogu dostići vrednost od 20-25%!

2. Gubitak toplote u zoni njenog transporta do potrošača. Postojeći toplovodi.

Obično toplotnu energiju, koji se prenosi na nosač toplote u kotlarnici, ulazi u toplovod i prati do potrošačkih objekata. Vrijednost efikasnosti ove sekcije obično se određuje prema sljedećem:

• efikasnost mrežne pumpe, osiguravajući kretanje rashladne tekućine duž glavnog grijanja;
• gubici toplotne energije duž dužine toplovoda povezani sa načinom polaganja i izolacije cjevovoda;
• gubici toplotne energije povezani sa pravilnom distribucijom toplote između objekata potrošača, tzv. hidraulička konfiguracija glavnog grijanja;
• curenja rashladne tečnosti koja se periodično javljaju tokom vanrednih i vanrednih situacija.

Sa razumno dizajniranim i hidraulički prilagođenim sistemom grijanja, udaljenost krajnjeg korisnika od mjesta proizvodnje energije rijetko je veća od 1,5-2 km, a ukupni gubici obično ne prelaze 5-7%. ali:

• upotreba domaćih moćnih mrežnih pumpi niske efikasnosti gotovo uvijek dovodi do značajnih neproduktivnih prekoračenja energije.
• sa velikom dužinom cjevovoda toplovoda, kvalitet toplotne izolacije toplovoda ima značajan uticaj na veličinu toplotnih gubitaka.
• hidrauličko podešavanje toplovoda je osnovni faktor koji određuje efikasnost njegovog rada. Objekti potrošnje topline priključeni na grijanje moraju biti pravilno raspoređeni tako da se toplina ravnomjerno raspoređuje po njima. U suprotnom, toplotna energija prestaje da se efikasno koristi u objektima potrošnje i dolazi do situacije da se dio toplotne energije povratnim cjevovodom vrati u kotlarnicu. Osim smanjenja efikasnosti kotlovskih agregata, to uzrokuje pogoršanje kvaliteta grijanja u najudaljenijim zgradama duž toplinske mreže.
• ako se voda za sisteme opskrbe toplom vodom (PTV) zagrijava na udaljenosti od objekta potrošnje, tada se cjevovodi puteva PTV-a moraju izvesti prema shemi cirkulacije. Prisutnost slijepe ulice Šeme tople vode zapravo znači da oko 35-45% toplotne energije ide na Potrebe tople vode, je izgubljen.

Obično gubitak toplotne energije u toplovodima ne bi trebao biti veći od 5-7%. Ali u stvari, oni mogu doseći vrijednosti od 25% ili više!

3. Gubici na objektima potrošača topline. Sistemi grijanja i tople vode postojećih zgrada.

Najznačajnije komponente toplotnih gubitaka u toplotnim i elektroenergetskim sistemima su gubici u objektima potrošača. Prisustvo istih nije transparentno i može se utvrditi tek nakon pojave uređaja za mjerenje topline u toplinskoj stanici zgrade, tzv. merač toplote. Radno iskustvo sa veliki iznos domaći toplotni sistemi, omogućava vam da odredite glavne izvore neproduktivnih gubitaka toplotne energije. U najčešćem slučaju to su gubici:

• u sistemima grijanja koji su povezani s neravnomjernom raspodjelom topline na objektu potrošnje i neracionalnošću unutrašnje toplinske sheme objekta (5-15%);
• u sistemima grijanja povezanim s neusklađenošću između prirode grijanja i struje vremenskim uvjetima (15-20%);
• in PTV sistemi zbog nedostatka recirkulacije tople vode gubi se do 25% toplotne energije;
• u sistemima PTV-a zbog nepostojanja ili nefunkcionisanja regulatora tople vode na kotlovima PTV-a (do 15% opterećenja PTV-a);
• u cevastim (brzinskim) kotlovima zbog prisustva unutrašnjih curenja, kontaminacije površina za izmjenu topline i poteškoća u regulaciji (do 10-15% opterećenja PTV-a).

Ukupni implicitni neproduktivni gubici na mjestu potrošnje mogu biti do 35% toplinskog opterećenja!

Glavni indirektni razlog za prisustvo i povećanje navedenih gubitaka je nepostojanje uređaja za mjerenje toplote u objektima potrošnje toplotne energije. Nedostatak transparentne slike potrošnje toplinske energije od strane objekta uzrokuje nerazumijevanje važnosti poduzimanja mjera štednje energije na njemu.

3. Toplotna izolacija

toplotna izolacija, toplotna izolacija, toplotna izolacija, zaštita zgrada, termoindustrijskih instalacija (ili njihovih pojedinačnih jedinica), hladne sobe, cjevovoda i ostalog od neželjene razmjene topline sa okolinom. Tako, na primjer, u građevinarstvu i termoenergetici, toplinska izolacija je neophodna da bi se smanjili gubici topline u okoliš, u rashladnoj i kriogenoj tehnici - za zaštitu opreme od priliva topline izvana. Toplotna izolacija je obezbeđena ugradnjom posebnih ograda od termoizolacionih materijala(u obliku školjki, premaza itd.) i ometaju prijenos topline; sama ova sredstva za termičku zaštitu nazivaju se i toplotnom izolacijom. Uz dominantnu konvektivnu izmjenu topline za toplinsku izolaciju, koriste se ograde koje sadrže slojeve materijala koji su nepropusni za zrak; sa prijenosom topline zračenja - strukture izrađene od materijala koji reflektiraju toplinsko zračenje (na primjer, od folije, metaliziranog lavsan filma); s toplinskom provodljivošću (glavni mehanizam prijenosa topline) - materijali s razvijenom poroznom strukturom.

Efikasnost toplotne izolacije u prenosu toplote toplotnom provodljivošću određena je toplotnim otporom (R) izolacione konstrukcije. Za jednoslojnu strukturu, R=d/l, gdje je d debljina sloja izolacijskog materijala, l je njegova toplinska provodljivost. Povećanje efikasnosti toplotne izolacije postiže se upotrebom visoko poroznih materijala i ugradnjom višeslojnih konstrukcija sa vazdušnim prazninama.

Zadatak toplotne izolacije zgrada je smanjenje toplotnih gubitaka u hladnoj sezoni i osiguranje relativne konstantnosti temperature u prostorijama tokom dana sa kolebanjima vanjske temperature. Korišćenjem efikasnih toplotnoizolacionih materijala za toplotnu izolaciju moguće je značajno smanjiti debljinu i težinu omotača zgrade i na taj način smanjiti potrošnju osnovnih građevinskih materijala (cigla, cement, čelik i dr.) i povećati dozvoljene dimenzije montažnih elemenata.

U termoindustrijskim instalacijama (industrijske peći, kotlovi, autoklavi i dr.) toplotna izolacija omogućava značajnu uštedu goriva, povećava snagu toplotnih jedinica i povećava njihovu efikasnost, intenzivira tehnološke procese i smanjuje potrošnju osnovnih materijala. Ekonomska efikasnost toplotne izolacije u industriji često se procenjuje koeficijentom uštede toplote h = (Q 1 - Q 2) / Q 1 (gde je Q 1 toplotni gubitak instalacije bez toplotne izolacije, a Q 2 - sa toplotnom izolacijom ). Toplotna izolacija industrijskih instalacija koje rade pod visoke temperature, takođe doprinosi stvaranju normalnih sanitarno-higijenskih uslova za rad uslužnog osoblja u toplim radnjama i prevenciji industrijskih povreda.

3.1 Materijali za toplinsku izolaciju

Glavna područja primjene toplotnoizolacijskih materijala su izolacija kućišta građevinske konstrukcije, tehnološka oprema (industrijske peći, termoagregati, hladnjaci i dr.) i cjevovodi.

Ne samo gubitak toplote ali i njegovu trajnost. Uz odgovarajući kvalitet materijala i proizvodnu tehnologiju, toplinska izolacija može istovremeno igrati i ulogu antikorozivne zaštite. vanjska površinačelični cjevovod. Takvi materijali uključuju poliuretan i derivate na njegovoj osnovi - polimer beton i bion.

Glavni zahtjevi za termoizolacijske konstrukcije su sljedeći:

niska toplotna provodljivost kako u suhom tako iu stanju prirodna vlažnost;

· mala apsorpcija vode i mala visina kapilarnog podizanja tečne vlage;

niska korozivna aktivnost;

Visoka električna otpornost

alkalna reakcija medijuma (pH> 8,5);

Dovoljna mehanička čvrstoća.

Glavni zahtjevi za materijale za toplinsku izolaciju za parne cjevovode elektrana i kotlovnica su niska toplinska provodljivost i visoka toplinska stabilnost. Takve materijale obično karakterizira visok sadržaj zračnih pora i nizak nasipna gustina. Potonji kvalitet ovih materijala predodređuje njihovu povećanu higroskopnost i upijanje vode.

Jedan od glavnih zahtjeva za termoizolacionim materijalima za podzemne toplovode je niska apsorpcija vode. Stoga su toplotnoizolacijski materijali visokih performansi s visokim sadržajem zračnih pora, koji lako upijaju vlagu iz okolnog tla, općenito neprikladni za podzemne toplovode.

Postoje kruti (ploče, blokovi, cigle, školjke, segmenti itd.), fleksibilni (prostirke, dušeci, snopovi, gajtani itd.), labavi (zrnasti, praškasti) ili vlaknasti toplotnoizolacioni materijali. Prema vrsti osnovnih sirovina dijele se na organske, neorganske i miješane.

Organski se pak dijele na organske prirodne i organske umjetne. Organski prirodni materijali uključuju materijale dobivene preradom nekomercijalnog drveta i drvnog otpada ( ploča od vlakana i iverice), poljoprivredni otpad (slama, trska, itd.), treset (tresetne ploče) i druge lokalne organske sirovine. Ove termoizolacione materijale u pravilu karakterizira niska vodootpornost i biootpornost. Ovi nedostaci su lišeni organskog vještačkih materijala. Vrlo perspektivni materijali ove podgrupe su pjene dobivene pjenanjem sintetičkih smola. Pjenasta plastika ima male zatvorene pore i to se razlikuje od pjenaste plastike - također pjenaste plastike, ali sa spojnim porama i stoga se ne koristi kao materijal za toplinsku izolaciju. U zavisnosti od recepta i prirode tehnološki proces proizvodne pjene mogu biti krute, polukrute i elastične s porama potrebna veličina; željena svojstva mogu se dati proizvodima (na primjer, smanjena je zapaljivost). Feature Većina organskih toplotnoizolacionih materijala ima nisku otpornost na vatru, pa se obično koriste na temperaturama koje ne prelaze 150 °C.

Vatrootporniji materijali mješovitog sastava (fibrolit, drvobeton itd.) koji se dobivaju od mješavine mineralnog veziva i organskog punila (iver, piljevina itd.).

neorganski materijali. Predstavnik ove podgrupe je aluminijska folija (alfol). Koristi se u obliku valovitih listova položenih stvaranjem zračnih praznina. Prednost ovog materijala je njegova visoka reflektivnost, što smanjuje prijenos topline zračenja, što je posebno uočljivo pri visokim temperaturama. Ostali predstavnici podgrupe neorganskih materijala su umjetna vlakna: mineralna, šljaka i staklena vuna. Prosječna debljina mineralna vuna 6-7 mikrona, prosječni koeficijent toplotne provodljivosti λ=0,045 W/(m*K). Ovi materijali nisu zapaljivi, nisu prohodni za glodare. Imaju nisku higroskopnost (ne više od 2%), ali visoku apsorpciju vode (do 600%).

Lagani i celularni beton (uglavnom gazirani beton i pjenasti beton), pjenasto staklo, staklena vlakna, proizvodi od ekspandiranog perlita itd.

Anorganski materijali koji se koriste kao montažni materijali izrađuju se na bazi azbesta (azbest karton, papir, filc), mješavine azbesta i mineralnih veziva (azbest-dijatom, azbest-kreč-silicijum, azbestno-cementni proizvodi) i na bazi ekspandiranih stijene (vermikulit, perlit).

Za izolaciju industrijska oprema i instalacijama koje rade na temperaturama iznad 1000°C (na primjer, metalurške, ogrjevne i druge peći, peći, kotlovi itd.), koriste se tzv. (cigle, blokovi raznih profila). Također je obećavajuća upotreba vlaknastih termoizolacijskih materijala od vatrostalnih vlakana i mineralnih veziva (njihov koeficijent toplinske provodljivosti na visokim temperaturama je 1,5-2 puta niži od tradicionalnih).

Dakle, postoji veliki broj termoizolacioni materijali, koji se mogu birati u zavisnosti od parametara i uslova rada razne instalacije potrebna je termička zaštita.

4. Spisak korištene literature.

1. Andryushenko A.I., Aminov R.Z., Khlebalin Yu.M. "Toplane i njihova upotreba". M. : Vyssh. škola, 1983.

2. Isachenko V.P., Osipova V.A., Sukomel A.S. "Prenos toplote". M.: Energetska izdavačka kuća, 1981.

3. R.P. Grushman "Šta toplotni izolator treba da zna." Leningrad; Stroyizdat, 1987.

4. Sokolov V. Ya. „Grijanje i grejna mreža» Izdavačka kuća M.: Energija, 1982.

5. Termička oprema i mreže grijanja. G.A. Arseniev i dr. M.: Energoatomizdat, 1988.

6. "Prenos toplote" V.P. Isachenko, V.A. Osipova, A.S. Sukomel. Moskva; Energoizdat, 1981.

V.G. Semenov, glavni urednik časopisa Heat Supply News

Trenutna situacija

Problem određivanja stvarnih gubitaka topline jedan je od najvažnijih u opskrbi toplinom. Upravo su veliki gubici toplote glavni argument zagovornika decentralizacije toplotne energije, čiji se broj povećava proporcionalno broju firmi koje proizvode ili prodaju mali kotlovi i kotlarnice. Glorifikacija decentralizacije odvija se u pozadini čudne tišine čelnika preduzeća za snabdevanje toplotom, retko ko se usuđuje da navede brojke za toplotne gubitke, a ako to čine, onda su one normativne, jer. u većini slučajeva, niko ne zna stvarne gubitke toplote u mrežama.

U istočnoevropskim i zapadnim zemljama, problem obračuna toplotnih gubitaka u većini slučajeva je jednostavno riješen do primitivnosti. Gubici su jednaki razlici u ukupnim očitanjima mjernih uređaja za proizvođače i potrošače topline. Stanovnici stambene zgrade jasno je objašnjeno da čak i uz povećanje tarife po jedinici toplote (zbog otplate kamata na kredite za kupovinu toplotnih brojila), mjerna jedinica omogućava mnogo više uštede na količinama potrošnje.

Mi, u nedostatku mjernih uređaja, imamo svoju finansijsku šemu. Od obima proizvodnje toplote utvrđene mjernim uređajima na izvoru topline odbijaju se normativni toplinski gubici i ukupna potrošnja pretplatnika sa mjernim uređajima. Sve ostalo se otpisuje neregistrovanim potrošačima, tj. uglavnom. stambeni sektor. Sa takvom šemom, ispada da što su gubici u toplotnim mrežama veći, to su prihodi preduzeća za snabdevanje toplotom veći. U takvoj ekonomskoj šemi teško je tražiti smanjenje gubitaka i troškova.

U nekim ruski gradovi Učinjeni su pokušaji da se u tarife unesu gubici u mreži iznad norme, ali su ih regionalne komisije za energetiku ili opštinski regulatori ugušili u korenu, koji ograničavaju "neprijatan rast tarifa za proizvode i usluge prirodnih monopolista" . Čak se i prirodno starenje izolacije ne uzima u obzir. Poenta je da na postojeći sistemčak i potpuno odbijanje uzimanja u obzir gubitaka topline u mrežama u tarifama (prilikom popravljanja jedinični troškovi za proizvodnju toplotne energije) samo će smanjiti komponentu goriva u tarifama, ali će u istom omjeru povećati obim prodaje koji se plaća po punoj tarifi. Smanjenje prihoda od smanjenja tarife je 2-4 puta manje od koristi od povećanja količine prodane toplote (proporcionalno udjelu komponente goriva u tarifama). Štaviše, potrošači koji imaju mjerne uređaje štede smanjenjem tarifa, a oni bez mjernih uređaja (uglavnom stanovnici) te uštede nadoknađuju u znatno većim količinama.

Problemi za preduzeća za snabdevanje toplotom počinju tek kada većina potrošača ugradi merne uređaje, a smanjenje gubitaka za ostale postaje teško, jer. nije moguće objasniti značajan porast potrošnje u odnosu na prethodne godine.

Uobičajeno je da se toplinski gubici izračunavaju kao postotak proizvodnje topline ne uzimajući u obzir činjenicu da ušteda energije za potrošače dovodi do povećanja specifičnih toplinskih gubitaka, čak i nakon zamjene toplinske mreže manjim promjerima (zbog veće specifične površine toplinske mreže). cjevovodi). Zapetljani izvori toplote, redundantne mreže takođe povećavaju specifične gubitke toplote. Istovremeno, koncept "normativnih gubitaka topline" ne uzima u obzir potrebu da se iz norme isključe gubici od polaganja cjevovoda prekomjernih promjera. IN glavni gradovi Problem se pogoršava mnoštvom vlasnika toplinskih mreža, praktički je nemoguće podijeliti gubitke topline između njih bez organiziranja široko rasprostranjenog računovodstva.

U malim opštinama, organizacija za snabdevanje toplotom često uspeva da ubedi administraciju da u tarifu uključi naduvane toplotne gubitke, opravdavajući to bilo čime. nedovoljno finansiranje; loše naslijeđe bivšeg vođe; duboka pojava toplotnih mreža; plitka pojava toplotnih mreža; močvarno područje; oblaganje kanala; polaganje bez kanala itd. U ovom slučaju također nema motivacije za smanjenje gubitaka topline.

Sve kompanije za snabdevanje toplotom moraju da testiraju mreže za grejanje kako bi utvrdile stvarni gubitak toplote. Jedina postojeća metoda ispitivanja uključuje odabir tipičnog grijanja, njegovo dreniranje, obnavljanje izolacije i samo testiranje, uz stvaranje zatvorene cirkulacijske petlje. Koji se gubici toplote mogu dobiti tokom ovakvih ispitivanja. naravno, blizu norme. Ovako se primaju standardni toplotni gubici u cijeloj zemlji, osim pojedinačnih ekscentrika koji žele živjeti ne po pravilima.

Postoje pokušaji utvrđivanja toplinskih gubitaka na osnovu rezultata termičkog snimanja. Nažalost, ova metoda ne daje dovoljnu tačnost za finansijske proračune, jer. temperatura tla iznad grijanja ovisi ne samo o gubitku topline u cjevovodima, već io vlažnosti i sastavu tla; dubina nastanka i dizajn sistema grijanja; stanje kanala i drenaže; curenja u cjevovodima; doba godine; asfaltne površine.

Upotreba metode termalnog talasa za direktna merenja toplotnih gubitaka sa oštrim

promjena temperature mrežne vode na izvoru topline i mjerenje temperature na karakterističnim tačkama registratorima sa sekundarnom fiksacijom također nije omogućilo postizanje potrebne tačnosti mjerenja protoka i, shodno tome, gubitaka topline. Primjena mjerača protoka sa stezaljkama ograničena je ravnim presjecima u komorama, preciznošću mjerenja i potrebom za velikim brojem skupih uređaja.

Predložena metoda za procjenu toplinskih gubitaka

U većini sistema daljinskog grijanja postoji nekoliko desetina potrošača sa mjernim uređajima. Mogu se koristiti za određivanje parametra koji karakterizira gubitke topline u mreži ( q gubitke- prosjek za sistem toplotnih gubitaka za jedan m 3

rashladno sredstvo po kilometru dvocijevne toplinske mreže).

1. Koristeći mogućnosti arhive toplotnog kalkulatora, za svakog potrošača sa mjeračima toplotne energije, određuju se prosječne mjesečne (ili bilo koji drugi vremenski period) temperature vode u dovodnom cjevovodu T i protok vode u dovodnom cjevovodu G .

2. Slično, prosjeci za isti vremenski period se određuju na izvoru topline T I G .

3. Prosječni gubici topline kroz izolaciju dovodnog cjevovoda, nav i-th potrošač

4. Ukupni gubici toplote u dovodnim cevovodima potrošača sa mernim uređajima:

5. Prosječni specifični toplinski gubici mreže u dovodnim cjevovodima

gdje: l i. najkraća udaljenost duž mreže od izvora topline do i-th potrošač.

6. Brzina protoka rashladne tečnosti se utvrđuje za potrošače koji nemaju toplomjere:

a) za zatvorene sisteme

gdje G – prosječna satna dopuna toplinske mreže na izvoru topline za analizirani period;

b) za otvorene sisteme

gdje: G- prosječna satna dopuna toplinske mreže na izvoru topline noću;

G- prosječna satna potrošnja toplotnog nosača i potrošač noću.

Industrijski potrošači koji svakodnevno troše nosač topline, u pravilu imaju mjerače topline.

7. Brzina protoka rashladne tečnosti u dovodnom cevovodu za svaki j- potrošač koji nema brojila toplotne energije, G određena distribucijom G za potrošače proporcionalno prosječnom satu priključenog opterećenja.

8. Prosječni gubici topline kroz izolaciju dovodnog cjevovoda, nav j-potrošač

gdje: l i. najkraća udaljenost duž mreže od izvora topline do i-potrošač.

9. Ukupni gubici toplote u dovodnim cevovodima potrošača bez mjernih uređaja

i ukupni gubitak toplote u svim dovodnim cevovodima sistema

10. Gubici u povratnim cjevovodima izračunavaju se prema omjeru koji je određen za dati sistem pri proračunu standardnih toplotnih gubitaka

| besplatno preuzimanje Određivanje stvarnih toplinskih gubitaka kroz toplinsku izolaciju u mrežama daljinskog grijanja, Semenov V.G.,

Određivanje toplotnih gubitaka tokom transporta rashladnog sredstva je zadatak čiji rezultati utiču pravi izbor izvor toplotne energije. Određivanje stvarnih gubitaka toplotne energije cevovodima i njihovo poređenje sa standardne vrijednosti omogućava pravovremenu popravku toplovoda uz zamjenu cijevi ili njihovu toplinsku izolaciju.

Faktori koji utiču na gubitak toplote u cevovodu

Prema postojećim metodama, proračun standardnih toplotnih gubitaka uzima u obzir dužinu i prečnik cevovoda, temperaturu nosača, temperaturu okruženje. Vrijednosti relativnih toplinskih gubitaka se svode na višekratnike pet. Ova tehnika ne odgovara mnogo stvarnosti, jer ne uzima u obzir stvarno stanje izolacije cjevovoda i curenje samog rashladnog sredstva. (Vidi također: )

Međutim, čak i nakon što su dobijeni podaci precizirani zbog uzimanja u obzir svih vrijednosti na cijeloj dužini značajne dužine rute, ne može se govoriti o pouzdanosti ovih podataka za određenom sajtu cjevovod.

Pored glavnih parametara: dužine i promjera cjevovoda, temperature nosača, zraka i tla, stanja izolacijskog premaza, na količinu gubitka topline značajno utječe brzina rashladnog sredstva kroz cijev i broj i snaga potrošača koji su priključeni na trasu. Ako se u sistemu nalaze mali potrošači na velikim udaljenostima, gubici toplote se značajno povećavaju. Kompaktan sistem sa nekoliko velikih potrošača praktički nema gubitaka toplote.

Stoga, ako proračun toplinskih gubitaka cjevovoda pokazuje značajne gubitke topline za udaljene male potrošače, tada postaje svrsishodno prenijeti takve konstrukcije na individualno grijanje. Ova tehnika također omogućava određivanje područja najvećih gubitaka i prikaz ekonomskog efekta zamjene ovog dijela cijevi. (Vidi također: )

Ugradnja mjerača topline - osigurava tačnost proračuna

Takvo ispitivanje toplinskih gubitaka je najpreciznije i najpogodnije ako potrošači, barem većina njih, imaju mjerače topline. Najprihvatljivija opcija je mjerač topline sa pohranom podataka po satu u arhivi.

Q \u003d 2π * Ktp * L * (Tr - Tu) / Ln * (D / d)

U ovoj formuli, Q je količina toplotnog gubitka, W; Ktp - koeficijent toplotne provodljivosti izolacijski materijal, W/m*s; L je dužina cjevovoda, m; Tr je temperatura rashladnog sredstva; Tu je temperatura okoline; π je broj "pi"; D- vanjski prečnik cjevovod sa izolacijom; d je vanjski prečnik cijevi bez izolacijskog premaza.

Ova formula omogućava, uz dovoljno visok stepen pouzdanosti, izračunavanje količine toplotnog gubitka cevovoda.

Korištenje materijala je dozvoljeno samo ako postoji indeksirana veza na stranicu sa materijalom.

Za smanjenje potrošnje toplote strog obračunavanje gubitaka toplote u tehnološke opreme i mreže grijanja. Toplotni gubici ovise o vrsti opreme i cjevovoda, njihovom pravilnom radu i vrsti izolacije.

Gubitak topline (W) se izračunava po formuli

Ovisno o vrsti opreme i cjevovoda, ukupni toplinski otpor je:

za izolovani cevovod sa jednim slojem izolacije:

za izolirani cjevovod sa dva sloja izolacije:

za tehnološke uređaje sa višeslojnim ravnim ili cilindričnim zidovima prečnika većeg od 2 m:

za tehnološke uređaje sa višeslojnim ravnim ili cilindričnim zidovima prečnika manjeg od 2 m:

nosač do unutrašnjeg zida cevovoda ili aparata i sa spoljne površine zida u okolinu, W/(m 2 - K); X tr, ?. st, Xj - toplotna provodljivost, respektivno, materijala cjevovoda, izolacije, zidova aparata, /-ti sloj zida, W / (m. K); 5 ST. — debljina stijenke aparata, m.

Koeficijent prijenosa topline određuje se formulom

ili prema empirijskoj jednadžbi

Prijenos topline sa zidova cjevovoda ili aparata u okolinu karakterizira koeficijent a n [W / (m 2 K)], koji je određen kriterijem ili empirijskim jednadžbama:

prema jednadžbi kriterija:

Koeficijenti prolaza topline a b i a n izračunavaju se prema kriteriju ili empirijskim jednadžbama. Ako je vruća rashladna tekućina topla voda ili kondenzirana para, tada a in > a n, tj. R B< R H , и величиной R B можно пренебречь. Если горячим теплоносителем является воздух или перегретый пар, то а в [Вт/(м 2 - К)] рассчитывают по критериальным уравнениям:

empirijskim jednadžbama:

Toplotna izolacija uređaja i cjevovoda je izrađena od materijala niske toplinske provodljivosti. Dobro odabrana toplinska izolacija može smanjiti gubitak topline u okolni prostor za 70% ili više. Osim toga, povećava produktivnost toplinskih instalacija, poboljšava radne uvjete.

Toplotna izolacija cjevovoda sastoji se uglavnom od jednog sloja, prekrivenog odozgo radi čvrstoće slojem lim(krovni čelik, aluminij itd.), suha žbuka od cementnih maltera itd. U slučaju korištenja pokrivnog sloja od metala, njegova toplinska otpornost se može zanemariti. Ako je pokrivni sloj gips, tada se njegova toplinska provodljivost malo razlikuje od toplinske provodljivosti toplinske izolacije. U ovom slučaju, debljina pokrivnog sloja je, mm: za cijevi prečnika manjeg od 100 mm - 10; za cijevi promjera 100-1000 mm - 15; za cijevi velikog promjera - 20.

Debljina toplotne izolacije i pokrivnog sloja ne bi trebalo da prelazi graničnu debljinu, u zavisnosti od masenog opterećenja cevovoda i njegovih ukupnih dimenzija. U tabeli. 23 prikazane su vrijednosti maksimalne debljine izolacije parovoda, preporučene standardima za projektiranje toplinske izolacije.

Toplotna izolacija tehnoloških uređaja mogu biti jednoslojni ili višeslojni. Gubitak topline kroz toplinu

izolacija ovisi o vrsti materijala. Toplotni gubici u cjevovodima izračunavaju se za 1 i 100 m dužine cjevovoda, u procesnoj opremi - za 1 m 2 površine uređaja.

Sloj zagađivača na unutrašnjim zidovima cjevovoda stvara dodatni toplinski otpor prijenosu topline u okolni prostor. Toplotni otpori R (m. K/W) tokom kretanja nekih rashladnih tečnosti imaju sljedeće vrijednosti:

Cjevovodi koji dovode tehnološka rješenja aparata i toplih nosača topline u izmjenjivače topline imaju spojeve u kojima se gubi dio protočne topline. Lokalni gubitak topline (W/m) određuje se formulom

Koeficijenti lokalnog otpora fitinga cjevovoda imaju sljedeće vrijednosti:

Prilikom sastavljanja tabele. 24 proračun specifičnih toplinskih gubitaka proveden je za čelične bešavne cjevovode (pritisak< 3,93 МПа). При расчете тепловых потерь исходили из следующих данных: тем-

temperatura vazduha u prostoriji je uzeta na 20 °C; njegova brzina na slobodna konvekcija— 0,2 m/s; pritisak pare - 1x10 5 Pa; temperatura vode - 50 i 70 ° C; toplotna izolacija je izrađena u jednom sloju azbestne gajtane, = 0,15 W/(m. K); koeficijent prijenosa topline a„ \u003d 15 W / (m 2 - K).

Primjer 1. Proračun specifičnih toplinskih gubitaka u parovodu.

Primjer 2. Proračun specifičnih toplinskih gubitaka u neizoliranom cjevovodu.

Dati uslovi

Pipeline prečnik čelika 108 mm. Prečnik uslovni prolaz d y = 100 mm. Temperatura pare 110°C, temperatura okoline 18°C. Toplotna provodljivost čelika X = 45 W / (m. K).

Dobijeni podaci pokazuju da korištenje toplinske izolacije smanjuje gubitke topline po 1 m dužine cjevovoda za 2,2 puta.

Specifični gubici toplote, W/m 2 , u tehnološkim aparatima za proizvodnju kože i filca su:

Primjer 3. Proračun specifičnih toplinskih gubitaka u tehnološkim uređajima.

1. Giant bubanj je napravljen od ariša.

2. Firma za sušenje veša "Hirako Kinzoku".

3. Dugi čamac za farbanje beretki. Izrađena od od nerđajućeg čelika[k \u003d 17,5 W / (m-K)]; nema toplotne izolacije. dimenziječamac 1,5 x 1,4 x 1,4 m. Debljina stijenke 8 ST = 4 mm. Temperatura procesa t = = 90 °C; vazduh u radionici / av = 20 °S. Brzina zraka u radionici v = 0,2 m/s.

Koeficijent prolaza toplote a može se izračunati na sledeći način: a = 9,74 + 0,07 At. Na / cp = 20 ° C, a je 10-17 W / (m 2. K).

Ako je površina rashladnog sredstva uređaja otvorena, specifični gubici toplote sa ove površine (W / m 2) izračunavaju se po formuli

Industrijska služba "Capricorn" (Velika Britanija) predlaže korištenje "Alplas" sistema za smanjenje toplotnih gubitaka sa otvorenih površina rashladnih tečnosti. Sistem se zasniva na upotrebi šupljih polipropilenskih plutajućih kuglica koje gotovo u potpunosti pokrivaju površinu tečnosti. Eksperimenti su pokazali da se pri temperaturi vode u otvorenom rezervoaru od 90 ° C gubici topline pri korištenju sloja kuglica smanjuju za 69,5%, dva sloja - za 75,5%.

Primjer 4. Proračun specifičnih toplinskih gubitaka kroz zidove postrojenje za sušenje.

Zidovi sušare se mogu napraviti od razni materijali. Razmotrite sljedeće zidne strukture:

1. Dva sloja čelika debljine 5 ST = 3 mm sa izolacijom koja se nalazi između njih u obliku azbestne ploče debljine 5 And = 3 cm i toplotne provodljivosti X i = 0,08 W / (m. K) .