Bestämning av värmeförluster, eller vad är det, en värmebildundersökning av ett hus

1. EKVATIONER FÖR DIREKT OCH INVERS VÄRMEBALANS

Den mest kompletta bilden av den ekonomiska prestandan hos en fartygspanna ges av värmebalansen, som visar hur mycket värme som kommer in i pannan, vilken del av den som används användbart (för ångproduktion) och vilken del som går förlorad.

Värmebalans är tillämpningen av lagen om energibevarande för analys av en pannas arbetsprocess. När man analyserar pannans arbetsprocess i det stationära (eller stadiga) driftläget, sammanställs värmebalansen på basis av resultaten från termiska tester. V

I allmänna termer har värmebalansekvationen formen
i=n
QLOW = Q1 + ∑QPOT ,i	(4,1)
i=2

där QPOD är mängden värme som tillförs ångpannan, kJ/kg; Q1 – nyttig värme, kJ/kg;

QPOT – värmeförluster, kJ/kg

I standardberäkningsmetoden som utvecklats för stationära pannor rekommenderas att ta hänsyn till all värme som tillförs ugnen från 1 kg bränsle (Fig. 4.1), d.v.s.

F	UNDER	= Q	P	=QP+Q+Q	B	+Q	ETC	(4,2)
		H T

där QHP är nettovärmevärdet för bränslets arbetsmassa, kJ/kg;

QT, QB, QPR - mängden värme som tillförs, respektive, med bränsle, luft och ånga, som tillförs för bränsleförstoftning, kLJ/kg.

De tre sista värdena bestäms enligt följande. Fysisk värme av bränsle

QT	= cT tT	(4,3)

där cT är bränslets värmekapacitet vid dess uppvärmningstemperatur tT, kJ/(kg K)

Värdet på QB tar endast hänsyn till den värme som tas emot av luften utanför pannan, till exempel i en ångluftvärmare. Med den vanliga layouten av pannan med gasluftvärme är det lika med mängden värme som införs i ugnen med kall luft, d.v.s.

QB = QXB =αV ocXBtXB =αI ХВ	(4,4)
där α är koefficienten för överskottsluft;
сХВ är värmekapaciteten hos kall luft vid en temperatur tXB;
I XB- entalpi för den teoretiska mängden luft V, kJ / kg
Mängden värme som tillförs ugnen med ånga för sprutning av eldningsolja,
QPR =	GPR	(iPR −i")	(4,5)
	BK

där GPR är ångförbrukningen för finfördelning av VC-bränslet, kg/h;

iPR, i” – ångentalpi för atomisering av bränsle och torr mättad ånga i rökgaser, kJ/kg.

Värdet på i” i ekvation (4.5) kan tas lika med 2500 kJ/kg, vilket motsvarar ett partialtryck av vattenånga i rökgaserna pH2O på 0,01 MPa.

För marina pannor är den definierande kvantiteten i ekvation (4.2) QHP, eftersom summan av de återstående termerna inte överstiger 1% av QP. I detta avseende, när man sammanställer värmebalansen för marina pannor, tas det vanligtvis när luften värms upp av rökgaser QPOD \u003d QHP, och när

uppvärmd med ånga QPOD = QHP +QB . I det här fallet är den första ekvationen den viktigaste, eftersom ångan

Typer av värmeavfall

Varje plats har sin egen typ av värmeförbrukning. Låt oss överväga var och en av dem mer i detalj.

Pannrum

En panna är installerad i den, som omvandlar bränslet och överför termisk energi till kylvätskan. Varje enhet förlorar en del av den genererade energin på grund av otillräcklig förbränning av bränsle, värmeeffekt genom pannans väggar, problem med att blåsa. I genomsnitt har de pannor som används idag en verkningsgrad på 70-75 %, medan nyare pannor ger en verkningsgrad på 85 % och deras andel av förlusterna är mycket lägre.

En ytterligare påverkan på energisvinnet utövas av:

1. brist på snabb justering av pannlägen (förlusterna ökar med 5-10%);
2. avvikelse mellan diametern på brännarmunstyckena och belastningen på den termiska enheten: värmeöverföringen minskar, bränslet brinner inte helt, förlusterna ökar med i genomsnitt 5%;
3. otillräckligt frekvent rengöring av pannans väggar - skala och avlagringar uppstår, arbetseffektiviteten minskar med 5%;
4. brist på övervaknings- och justeringsmedel - ångmätare, elmätare, värmebelastningssensorer - eller deras felaktiga inställning minskar nyttofaktorn med 3-5%;
5. sprickor och skador på pannans väggar minskar effektiviteten med 5-10%;
6. användningen av föråldrad pumputrustning minskar kostnaden för pannan för reparation och underhåll.

Förluster i rörledningar

Värmeledningens effektivitet bestäms av följande indikatorer:

1. Effektivitet av pumpar, med hjälp av vilken kylvätskan rör sig genom rören;
2. kvalitet och metod för att lägga värmeröret;
3. korrekta inställningar av värmenätet, på vilka distributionen av värme beror;
4. rörledningens längd.

Med korrekt design av den termiska vägen kommer standardförlusterna av termisk energi i termiska nätverk inte att överstiga 7%, även om energikonsumenten är belägen på ett avstånd av 2 km från platsen för bränsleproduktion. Faktum är att idag i denna del av nätverket kan värmeförlusterna nå 30 procent eller mer.

Förluster av konsumtionsobjekt

Det är möjligt att bestämma överskottsenergiförbrukningen i ett uppvärmt rum om det finns en mätare eller mätare.

Orsakerna till denna typ av förlust kan vara:

1. ojämn fördelning av värme i hela rummet;
2. uppvärmningsnivån motsvarar inte väderförhållandena och årstiden;
3. brist på återcirkulation av varmvattenförsörjning;
4. brist på temperaturkontrollsensorer på varmvattenpannor;
5. smutsiga rör eller inre läckor.

Beräkning av pannans termiska balans. Bestämning av bränsleförbrukning

Pannans termiska balans

Att upprätta värmebalansen för pannan består i att upprätta jämlikhet mellan mängden värme som kommer in i pannan, kallad tillgänglig värme Q_P, och mängden nyttig värme Q₁ och värmeförluster Q₂, Q₃, Q₄. Utifrån värmebalansen beräknas verkningsgraden och erforderlig bränsleförbrukning.

Värmebalansen sammanställs i förhållande till pannans konstanta termiska tillstånd per 1 kg (1 m3) bränsle vid en temperatur på 0°C och ett tryck på 101,3 kPa.

Den allmänna värmebalansekvationen har formen:

QP + Qin.in = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6, kJ/m3, (2.4.1-1)

där Q_P — Tillgänglig värme från bränslet. F_v.vn - värme som införs i ugnen med luft när den värms upp utanför pannan; F_f - värme som införs i ugnen genom ångblästring ("munstycke"-ånga); F₁ - nyttig värme; F₂ — värmeförlust med rökgaser; F₃ - värmeförlust från kemisk ofullständighet vid förbränning av bränsle, - värmeförlust från mekanisk ofullständighet vid förbränning av bränsle; F₅ — Värmeförlust från utomhuskylning. F₆ — värmeförlust av slagg.

Vid förbränning av gasformigt bränsle i frånvaro av extern luftuppvärmning och ångblåsning, värdena på Q_v.vn, Q_f, Q₄, Q₆ är lika med 0, så värmebalansekvationen kommer att se ut så här:

F_P = Q₁ +Q₂ +Q₃ +Q₅kJ/m3. (2.4.1-2)

Tillgänglig värme på 1 m3 gasformigt bränsle:

F_P = Qd_i +i_tl, kJ/m3, (2.4.1-3)

där Qd_i — Nettovärmevärde för gasformigt bränsle, kJ/m3 (se tabell 1). i_tl — Fysisk värme hos bränslet, kJ/m3. Det tas med i beräkningen när bränslet värms upp av en extern värmekälla. I vårt fall händer inte detta, så Q_P = Qd_i, kJ/m3, (2.4.1-4)

F_P = 36 800 kJ/m3. (2.4.1-5)

Värmeförlust och panneffektivitet

Värmeförlust uttrycks vanligtvis som en % av bränslets tillgängliga värme:

etc. (2.4.2-1)

Värmeförlust med rökgaser till atmosfären definieras som skillnaden mellan entalpier för förbränningsprodukter vid utloppet av den sista värmeytan (economizer) och kall luft:

, (2.4.2-2)

där jag_Wow = IN _EC är entalpin för de utgående gaserna. Bestäms genom interpolation enligt tabell 7 för en given rökgastemperatur t_Wow°С:

kJ/m3. (2.4.2-3)

b_Wow = bN_EC — Koefficient för överskottsluft bakom economizern (se tabell 3).

jag_0.h.v. är entalpi av kall luft,

jag_0.x.v = (ct)_v*VH = 39,8*VH, kJ/m3, (2,4,2-4)

där (ct)_v \u003d 39,8 kJ / m3 - entalpi av 1 m3 kall luft vid t_h.v. = 30°C; VH är den teoretiska luftmängden, m3/m3 (se tabell 4) = 9,74 m3/m3.

jag_0.x.v = (ct)_v*VH = 39,8*9,74 = 387,652 kJ/m3, (2,4,2-5)

Enligt tabellen över parametrar för ångpannor t_Wow = 162°C,

,(2.4.2-6)

(2.4.2-7)

Värmeförlust från kemisk ofullständig förbränning q₃ , %, beror på den totala förbränningsvärmen av produkter från ofullständig förbränning som finns kvar i rökgaserna (CO, H₂CH₄ och så vidare.). För den designade pannan accepterar vi

q₃ = 0,5%.

Värmeförlust från utomhuskylning q₅ , %, taget enligt tabell 8, beroende på pannans ångeffekt D, kg/s,

kg/s, (2,4,2-8)

där D, t/h - från initialdata = 6,73 t/h.

Tabell 8 - Värmeförluster från extern kylning av en ångpanna med ändyta

Pannans nominella ångeffekt D, kg/s (t/h)	Värmeförlust q5 , %
1,67 (6)	2,4
2,78 (10)	1,7
4,16 (15)	1,5
5,55 (20)	1,3
6,94 (25)	1,25

Hitta det ungefärliga värdet av q₅ , %, för en nominell ångkapacitet på 6,73 t/h.

(2.4.2-9)

Total värmeförlust i pannan:

Yq = q₂ + q₃ + q₅ = 4,62 + 0,5 + 1,93 = 7,05 % (2.4.2-10)

Pannans verkningsgrad (brutto):

h_TILL \u003d 100 - Yq \u003d 100 - 7,05 \u003d 92,95%. (2.4.2-11)

Åtgärder för att minska värmeförlusten från ytan på rörledningar

Energibesparing vid transport av värmeenergi beror främst på värmeisoleringens kvalitet. De viktigaste energibesparande åtgärderna som minskar värmeförlusten från ytan på rörledningar är:

isolering av oisolerade områden och återställande av integriteten hos befintlig värmeisolering;

återställande av integriteten hos den befintliga vattentätningen;

applicera beläggningar bestående av nya värmeisolerande material, eller använda rörledningar med nya typer av värmeisolerande beläggningar;

isolering av flänsar och ventiler.

Isolering av oisolerade sektioner är en primär energibesparande åtgärd, eftersom värmeförlusterna från ytan på oisolerade rörledningar är mycket stora jämfört med förlusterna från ytan på isolerade rörledningar, och kostnaden för att applicera värmeisolering är relativt låg.

Nya typer av värmeisolerande beläggningar bör inte bara ha låg värmeledningsförmåga, utan även låg luft- och vattenpermeabilitet, samt låg elektrisk ledningsförmåga, vilket minskar den elektrokemiska korrosion av rörmaterialet.

Vid kränkning av integriteten hos skiktet av vattentätande beläggningar uppstår en ökning av fuktinnehållet i värmeisoleringen. Eftersom vattnets värmeledningsförmåga i värmenätets temperaturområde X= 0,6 - 0,7 W / (m • K), och värmeledningsförmågan hos värmeisoleringsmaterial är vanligtvis A,_från \u003d 0,035 -4-0,05 W / (m • K), då vätning av materialet kan öka dess värmeledningsförmåga flera gånger (i praktiken mer än 3 gånger).

Fuktning av värmeisolering bidrar till att förstöra rör på grund av korrosion av deras yttre yta, vilket leder till att rörledningarnas livslängd minskar flera gånger. Därför appliceras en korrosionsskyddsbeläggning på rörets metallyta, till exempel i form av silikatamaljer, isol, etc.

För närvarande introduceras värmeledningar av typen "rör i rör" med polyuretanskumisolering i ett vattentätt skal med fjärrkontroll av isoleringens integritet. Denna design ger förisolering med polyuretanskum och inneslutning i polyeten inte bara rör, utan även alla systemkomponenter (kulbeslag, temperaturkompensatorer, etc.). Värmeledningar av denna design läggs under jord utan kanaler och ger betydande energibesparingar på grund av prefabricering av individuella isolerade element på fabriken och hög värme- och fuktogenomtränglighet. Framgångsrik drift av förisolerade rörledningar kräver installation av hög kvalitet. Samtidigt kan de fungera utan ersättning i upp till 30 år.

Förebyggande åtgärder för att minska värmeförlusten från ytan av rörledningar är: förhindrande av översvämning av rörledningar som ett resultat av att installera avlopp (om de inte finns tillgängliga) och hålla dem i rätt ordning; ventilation av passage och icke-passage kanaler för att förhindra att kondensat kommer in i ytan av värmeisoleringen.

En annan åtgärd som minskar värmeförlusten från rörledningarnas yta är övergången av värmeförsörjningssystemet till en graf med lägre temperatur (från 150/70 till 115/70 eller 95/70 °C / °C), vilket leder till en minskning av temperaturskillnaden för värmebäraren i tillförselledningen och miljön. Detta kommer dock att kräva ett större flöde av kylvätska genom systemet för att överföra den erforderliga mängden värme till konsumenten. För att göra detta måste du öka kostnaden för el för att driva pumparna.För att fastställa genomförbarheten av att genomföra det aktuella evenemanget är därför en förstudie nödvändig.

Termisk beräkning av förbränningskammaren

Med hjälp av pannans designdata kommer vi att upprätta ett beräkningsschema för ugnen.

Ris. 2.1 - Schema för förbränningskammaren

Vi presenterar beräkningen av ugnen i tabell 2.3.

Tabell 2.3

Beräknat värde	Beteckning	Dimensionera	Formel eller motivering	Betalning
Diameter och tjocklek på silrör	dx	mm	Enligt ritningen	32x6
Pipe pitch	S1	mm	Också	46
Ytor:
främre väggen	Ff	m2	Enligt fig. 2.1	33,3.16,32=543,5
bakvägg	F Z	Också
sidovägg	Fb
härd	Grundare	8,47.16,32=138,2
tak	Fp	3,2.16,32=52,2
utgångsfönstret	Fout	(9+2,8+1,34).16,32=214,4
Den totala ytan på förbränningskammarens väggar	Fst	Ff+Fc+2Fb+Fsub+Fp+ +Fout	543,5+442,9+2.233,5+138,2+52,2+214,4=1860
Förbränningskammarens volym	Vt	m3	Enligt fig. 2.1	233,5.16,32=3811
Effektiv tjocklek på strålskiktet	s	m
Termisk spänning av ugnsvolymen	kW/m3
Koefficienten för överskottsluft i ugnen	T	—	Godkänd tidigare	1,05
varmluftstemperatur	tg.c.	MED	Given	333
Varmluftsentalpi	kJ/m3	Enligt tabellen 2.2	4271,6
Värmen som förs in av luften i ugnen	Qv	kJ/m3
Användbar värmeavledning i ugnen	QT	kJ/m3
Teoretisk förbränningstemperatur	a	MED	Enligt tabellen 2.2	2145C
Absolut teoretisk förbränningstemperatur	Ta	TILL	a+273	2418
Brännarens höjd	hg	m	Enligt fig. 2.1
Eldstadshöjd (upp till mitten av utloppsgasfönstret)	Nt	m	Också
Temperatur maxförskjutning över brännarzonen	X	—	Vid användning av virvelbrännare i flera nivåer och D> 110kg/s	0,05
Relativt läge för temperaturmaximum längs ugnshöjden	xt	—
Koefficient	M	—
Temperaturen på gaserna vid utloppet av ugnen	MED	Vi accepterar i förväg	1350
Absolut gastemperatur vid ugnens utlopp	TILL	1623
Entalpi av gas	kJ/m3	Enligt tabellen 2.2	23993
Genomsnittlig total värmekapacitet för förbränningsprodukter	Vcav	kJ/(m3.K)
Trycket i ugnen	R	MPa	acceptera	0,1
Dämpningskoefficient för strålar av triatomiska gaser
Termisk emission av icke-ljusande gaser	G	—
Förhållandet mellan innehållet av kol och väte i bränslet	—
Koefficient för stråldämpning av sotpartiklar
Dämpningskoefficient av strålar av en självlysande ficklampa	k
Koefficienten för termisk strålning av den lysande delen av facklan	Med	—
Koefficient som kännetecknar andelen av ugnsvolymen fylld med den lysande delen av facklan	m	—	Vid förbränning av gas och	0,1
Facklans termiska strålningskoefficient	f	—
Skärmvinkel	X	—	För fenskärmar	1
Villkorlig koefficient för ytkontamination	—	Vid förbränning av gas- och väggmembranskärmar	0,65
Shield Termisk effektivitetsförhållande	ekv	—	.X	0,65
Temperatur koefficient	A	—	För naturgas	700
Korrektionsfaktor för ömsesidig värmeväxling av gasvolymer i den övre delen av ugnen och skärmarna	—
Villkorlig föroreningskoefficient av ytan av ingången till skärmen	utgång	—		0,65.0,52=0,338
Koefficient för termisk verkningsgrad för utgångsytan	utgång	—	ut.x	0,338
Genomsnittlig termisk verkningsgradskoefficient	ons	—
Termisk strålningskoefficient för ugnen	T	—
Värde för formeln för den beräknade temperaturen för gaser vid utloppet av ugnen	R	—
Beräknad gastemperatur vid utloppet av ugnen	MED	Skiljer sig från den tidigare accepterade med mindre än 100С, därför är den andra approximationen inte nödvändig
Entalpi av gas	kJ/m3	Enligt tabellen 2.2	24590
Mängden värme som tas emot i ugnen	kJ/m3
Ytan på ugnens väggar, upptagen av brännare	Fgor	m2	Från ritning	14
Strålningsmottagande värmeyta på ugnsskärmar	Nl	m2
Genomsnittlig värmebelastning av värmeytan på ugnens skärmar	ql	kW/m2

Klassificering av värmeförsörjningssystem

Det finns en klassificering av värmeförsörjningssystem enligt olika kriterier:

1. Med kraft - de skiljer sig åt i avståndet för värmetransport och antalet konsumenter. Lokala värmesystem finns i samma eller intilliggande lokaler. Uppvärmning och värmeöverföring till luft kombineras till en enhet och placeras i ugnen. I centraliserade system ger en källa uppvärmning för flera rum.
2. Genom värmekälla. Fördela fjärrvärmeförsörjning och värmeförsörjning.I det första fallet är värmekällan pannhuset, och vid uppvärmning tillhandahålls värmen av kraftvärmen.
3. Efter typ av kylmedel särskiljs vatten- och ångsystem.

Kylvätskan, uppvärmd i ett pannrum eller kraftvärme, överför värme till värme- och vattenförsörjningsanordningar i byggnader och bostadshus. Vattentermiska system är en- och tvårör, mindre ofta - flerrör. I flerfamiljshus används oftast ett tvårörssystem när varmt vatten kommer in i lokalerna genom ett rör och går tillbaka till kraftvärme- eller pannrummet genom det andra röret efter att ha gett upp temperaturen. Man skiljer på öppna och slutna vattensystem. Med en öppen typ av värmeförsörjning får konsumenterna varmvatten från försörjningsnätet. Om vatten används fullt ut används ett enrörssystem. När vattentillförseln är stängd återgår kylvätskan till värmekällan.

Fjärrvärmesystem måste uppfylla följande krav:

• sanitär och hygienisk - kylvätskan påverkar inte villkoren i lokalerna negativt, vilket ger en genomsnittlig temperatur på värmeanordningar i området 70-80 grader;
• tekniskt och ekonomiskt - det proportionella förhållandet mellan priset på rörledningen och bränsleförbrukningen för uppvärmning;
• operativ - närvaron av konstant åtkomst för att säkerställa justeringen av värmenivån beroende på omgivningstemperatur och årstid.

De lägger värmenät över och under marken, med hänsyn till terrängen, tekniska förhållanden, driftstemperaturförhållanden och projektbudgeten.

När du väljer ett territorium för att lägga en värmeledning är det nödvändigt att ta hänsyn till säkerheten, samt tillhandahålla möjligheten till snabb åtkomst till nätverket i händelse av en olycka eller reparation. För att säkerställa tillförlitligheten läggs inte värmeförsörjningsnät i gemensamma kanaler med gasledningar, rör som transporterar syre eller tryckluft, där trycket överstiger 1,6 MPa.

1 Initial data

2.1.1 Källa
värmeförsörjning är en CHPP som en del av AO-Energo, som är en del av RAO UES i Ryssland.

I balans
AO-Energo är huvud- och del av distributionsvatten TS,
huvuddelen av distributions- och kvartalsnäten drivs
kommunalt företag; TC för industriföretag, som utgör en obetydlig
andelen av alla fordon finns i industriföretagens balansräkning.

Bifogad
värmebelastning enligt kontrakten är 1258 Gcal/h; Inklusive
hushåll 1093 och industri 165 Tkal/h; värme och ventilation
termisk belastning är 955 Gcal/h, den maximala belastningen på varmt
vattenförsörjning (enligt ett slutet schema) - 303 Gcal / h; värme och ventilation
kraftsektorns belastning — 790 Gcal/h, inklusive uppvärmning —
650 och ventilation - 140 Gcal / h.

godkänd
AO-energitemperaturschema för värmetillförsel (bild av dessa rekommendationer) - ökat, beräknat
vattentemperaturer 150/70 °С vid beräknad uteluftstemperatur t_n.r. = -30 °С, med cutoff 135 °С, uträtning för varmt
vattenförsörjning (VV) 75 °С.

2.1.2 Termisk
två-rörs återvändsgränd nätverk; TS görs huvudsakligen av underjordiska kanal och
overhead på låga stöd med en packning, andra typer av packningar (kanallösa, in
passagekanaler etc.) upptar en obetydlig volym (materialmässigt).
karakteristisk). Värmeisolering är gjord av mineralullsprodukter.

Varaktighet
uppvärmningstid 5808 timmar, sommar - 2448, reparation - 504 timmar.

2.1.3
De väsentliga egenskaperna hos TS på balansräkningen för AO-energos efter sektioner presenteras i
tabell över dessa
Rekommendationer.

2.1.4
Genomsnittliga månatliga och genomsnittliga årsvärden för utomhusluft och marktemperatur
(vid rörledningarnas genomsnittliga djup) enligt lokal
meteorologisk station eller klimatguider, medelvärde över
de senaste 5 åren visas i tabellen
av dessa rekommendationer.

2.1.5
Månatliga medelvärden för temperaturen på nätverksvattnet i fram- och returledning
rörledningar enligt godkänt temperaturschema för värmeavgivning kl
månatliga medelvärden för uteluftstemperatur och genomsnittliga årsvärden
nätverksvattentemperaturer anges i tabellen i dessa rekommendationer.

2.1.6 Resultat
tester för att fastställa värmeförluster i form av korrektionsfaktorer till
specifika värmeförluster enligt designstandarder är: i genomsnitt för
överjordisk läggning - 0,91; underjordisk - 0,87. Tester utfördes 1997
g. i enlighet med RD
34.09.255-97 [].

Tester
sektioner av huvudledning nr 1 CHP ÷ TK-1 och TK-1 ÷ TK-2 av ovanjordsläggning med extern
med diametrar på 920 och 720 mm med en längd på 1092 respektive 671 m och sektioner
motorvägar nr. 2 TK-1 ÷ TK-4 och TK-4 ÷ TK-6 under jord
kanalfoder med ytterdiametrar på 920 och 720 mm längd
88 respektive 4108 m. Materialegenskaper hos de testade nätverken
står för 38 % av TS:s hela materialegenskaper i AO-Energos balansräkning.

2.1.7 Förväntat
(planerad) leverans av termisk energi, bestäms av den planerade ekonomiska
energiförsörjningsorganisationens tjänster per månader och för år, anges i tabellen i dessa rekommendationer (exklusive
mängd värme vid industriföretag).