Куракова Д.В., Максимов Д.В., Мозгов П.С.
СРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ *
Аннотация:
в статье рассматривается определение фактических тепловых потерь через тепловую изоляцию обследуемых тепловых сетей тепловодов; сравнение тепловой изоляции для трубопроводов системы теплоснабжения. Актуальность темы исследования заключается в том, что системы теплоснабжения характеризуются недостаточной надежностью, высокой повреждаемостью трубопроводов тепловой сети и большими тепловыми потерями в них. Системы теплоснабжения подают тепло бесперебойно потребителям требуемым количеством теплоты и параметрами. Для повышения экономической эффективности и долговечности систем теплоснабжения при производстве и эксплуатации тепловых сетей необходимо уделять внимание теплоизоляции трубопроводов. В качестве расчетной тепловой сети рассмотрим тепломагистраль от ТЭЦ-3, «Теплогенерериющая компания».
Ключевые слова:
теплогенерериющая компания, тепловая энергия, тепловые потери, тепловые сети, ТЭЦ, испытания тепловых сетей, фактические потери, тепловая изоляция, минеральная вата, пенополимерминеральная изоляция
УДК 69
Куракова Д.В.
магистрант строительного факультета,
Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
Максимов Д.В.
магистрант строительного факультета,
Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
Мозгов П.С.
магистрант строительного факультета,
Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
СРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ
ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Аннотация: в статье рассматривается определение фактических тепловых потерь через тепловую изоляцию обследуемых тепловых сетей тепловодов; сравнение тепловой изоляции для трубопроводов системы теплоснабжения.
Актуальность темы исследования заключается в том, что системы теплоснабжения характеризуются недостаточной надежностью, высокой повреждаемостью трубопроводов тепловой сети и большими тепловыми потерями в них. Системы теплоснабжения подают тепло бесперебойно потребителям требуемым количеством теплоты и параметрами. Для повышения экономической эффективности и долговечности систем теплоснабжения при производстве и эксплуатации тепловых сетей необходимо уделять внимание теплоизоляции трубопроводов. В качестве расчетной тепловой сети рассмотрим тепломагистраль от ТЭЦ-3, «Теплогенерериющая компания». Регулирование отпуска тепловой энергии – центральное качественное, путем изменения температуры сетевой воды в подающем трубопроводе. Отпуск тепловой энергии осуществляется по температурному графику 130-65°, со срезкой 115 – 650С.
Цель выполнения работы:
- определение фактических тепловых потерь через тепловую изоляцию обследуемых тепловых сетей тепловодов.
- сравнение тепловой изоляции для трубопроводов системы теплоснабжения.
Задача выполнения работы - определить фактические тепловые потери через тепловую изоляцию принятых для испытаний участков тепловых сетей и выбрать подходящий материал.
Ключевые слова: теплогенерериющая компания, тепловая энергия, тепловые потери, тепловые сети, ТЭЦ, испытания тепловых сетей, фактические потери, тепловая изоляция, минеральная вата, пенополимерминеральная изоляция.
Строящиеся тепловые сети, как и любой другой проект энергетического строительства, должны иметь экономическую целесообразность. То есть, по истечении определенного времени после строительства и ввода в эксплуатацию тепловая сеть должна приносить доход ее собственнику.
Существенный вклад в положительный экономический эффект, помимо снижения капитальных вложений, при строительстве тепловых сетей вносит долговечность и надежность применяемых конструкций, которые, как известно, в значительной степени зависят от типа и качества теплогидроизоляции.
Система центрального теплоснабжения (СЦП) – это система, состоящая из одного или нескольких источников теплоты, тепловых сетей и потребителей теплоты [2].
Фактические эксплуатационные тепловые потери установлены экспериментально путем проведения тепловых испытаний тепловой сети.
Для сравнительного анализа тепловой изоляции выберем участок тепловой сети от ТЭЦ-3. Системами теплоснабжения от ТЭЦ-3, «Теплогенерирующая компания». Регулирование отпуска тепловой энергии – центральное качественное, путем изменения температуры сетевой воды в подающем трубопроводе. Отпуск тепловой энергии осуществляется по температурному графику 130/65°C с температурной срезкой на 115-65°C. Тепловые сети системы теплоснабжения ТЭЦ-3 - водяные двухтрубные предназначенные для подачи сетевой воды в теплопотребляющие системы отдельных абонентов на нужды отопления и ГВС.
Основной принцип работы централизованного теплоснабжения заключается в том, что теплоноситель подается из ТЭЦ-3 по трубопроводам к зданиям, где оно используется для обогрева помещений и горячего водоснабжения. После передачи тепла потребителям, охлажденный теплоноситель возвращается обратно на ТЭЦ-3 для повторного нагрева.
Испытаниям должны подвергаться участки тепловой сети, тип прокладки и конструкции тепловой изоляции которых являются характерными для данной сети. Общая протяжённость испытываемых тепловых сетей составляет 13,715 км (в однотрубном исполнении).
Минеральная вата - гибкие волокнистые теплоизоляционные изделия, поставляемые свернутыми в виде рулонов или в развернутом виде. Минеральная вата используется в качестве тепловой изоляции для труб тепловых сетей более 30 лет. Опыт эксплуатации показывает, что данный тип изоляции не может в полной мере обеспечивать надежную и долговечную работу трубопроводов. Уже через 5-10 лет эксплуатации на 50% труб в изоляции из минеральной ваты присутствуют коррозионные процессы, а в 24 случаях из 100 возникает аварийная ситуация.
Важным фактом при работе теплопроводов в минеральной вате является увеличение тепловых потерь. При увлажнении изоляции потери тепла могут возрасти в 2 и более раз сверх нормы.
Пенополимерминеральная изоляция – это вспененный высоконаполненный композиционный материал на основе полиуретановых компонентов и минерального наполнителя [6]. Важное преимущество ППМ – это паропроницаемость, высокая механическая прочность и низкое водопоглащение.
Самые стабильные показатели по всем параметрам имеют трубопроводы в пенополимерминеральной (ППМ) изоляции. Теплоизоляционные свойства ППМ изоляции значительно лучше, чем у минеральной ваты. Теплопроводность ППМ со временем практически не изменяется (до настоящего времени признаки старения, связанные с изменением теплопроводности ППМ не обнаружены). На коэффициент теплопроводности изоляции в незначительной степени оказывает влияние повышенная температура и влажность. При длительной эксплуатации при температуре теплоносителя 150ºС прочностные параметры ППМ не изменяются. Структура и строение ППМ изоляции препятствуют попаданию влаги на поверхность стального трубопровода. За последние несколько лет исследования конструкций теплопроводов в ППМ изоляции не было обнаружено ни одного повреждения от наружной коррозии.
Таблица 1. Сравнение материалов.
|
№ |
Характеристика |
Минвата |
ППМ |
|
1 |
Плотность общая, кг/м3 |
75-100 |
270 |
|
2 |
Коэффициент теплопроводности, Вт/мС |
0,052 |
0,041 |
|
3 |
Теплостойкость, С |
От -180 до +700 |
150 |
|
4 |
Предел прочности при изгибе, МПа |
- |
1,7 |
|
5 |
Фактический срок службы, лет |
6-8 |
30 |
|
6 |
Водопоглащение при полном погружении, % |
1,0 |
0,5 |
|
7 |
Стойкость к фотоокисли- тельному старению, ч |
- |
500 |
Таблица 2. Результаты расчета фактических тепловых потерь.
|
Участок сети |
Расчетный расход сетевой воды, т/ч |
Температура воды в начале и конце участка, °С |
Фактические тепловые потери, ккал/ч |
||
|
tн |
tк |
Qи |
|||
|
ТЭЦ-3 – ТК6-9 |
83,1 |
73,8 |
70,7 |
257610 |
|
|
ТК6-9 – ТК6-21А |
83,1 |
70,7 |
67,6 |
257610 |
|
|
Итого: |
|
||||
|
ТК6-21А – ТК6-9 |
80,1 |
67,6 |
64,5 |
248310 |
|
|
ТК6-9 – ТЭЦ-3 |
80,1 |
64,5 |
61,4 |
248310 |
|
|
Итого: |
|
||||
Таблица 3. Результаты сопоставления тепловых потерь
при испытаниях (минеральная вата).
|
Участок сети |
Тип прокладки, конструкция тепловой изоляции |
Факт. тепловые потери, прив.к среднегод. усл., ккал/ч |
Опред.по нормам т. п., прив. к среднегод. усл., ккал/ч |
Соот. факт. и опред. по нормам т.п., К |
|
ТЭЦ-3 – опуск в канал |
Надземная, маты минерал. |
262514 |
194728 |
1,35 |
|
Надземная, маты минерал. |
182752 |
150260 |
1,22 |
|
|
Опуск в канал– ТК6-9 |
Канальная, маты минерал. |
108177 |
89214 |
1,21 |
|
ТК6-9–ТК6-13 |
Канальная, маты минерал. |
231808 |
186221 |
1,24 |
|
ТК6-15 – ТК6-19 |
Канальная, маты минерал. |
139085 |
110300 |
1,26 |
|
ТК6-19 – ТК6-21А |
Канальная, маты минерал. |
77269 |
61192 |
1,26 |
Таблица 4. Результаты сопоставления тепловых потерь
при испытаниях (ППМ изоляция).
|
Участок сети |
Тип прокладки, конструкция тепловой изоляции |
Факт. тепловые потери, привед. к среднегод. усл., ккал/ч |
Определен. по нормам т.п., прив. к среднегод. усл., ккал/ч |
Соот. факт.и определен. по нормам т. п., К |
|
ТЭЦ-3 – опуск в канал |
Надземная, ППМ |
214201 |
194728 |
1,10 |
|
Надземная, ППМ |
157773 |
150260 |
1,05 |
|
|
Опуск в канал – ТК6-9 |
Канальная, ППМ |
99919 |
89214 |
1,12 |
|
ТК6-9 –ТК6-13 |
Канальная, ППМ |
208567 |
186221 |
1,12 |
|
ТК6-15–ТК6-19 |
Канальная, ППМ |
126845 |
110300 |
1,15 |
|
ТК6-19 –ТК6-21А |
Канальная, ППМ |
70371 |
61192 |
1,15 |
На основании произведенных расчетов по результатам испытаний трубопроводов тепловых сетей на тепловые потери следует, что состояние тепловой изоляции удовлетворительное.
Рассмотрев теплоизоляционные материалы, можем сделать вывод в пользу ППМ изоляции. При использовании пенополимерминеральной ППМ изоляции существенно уменьшаются капитальные затраты на ремонт и обслуживание трубопроводов, поскольку ППМ изоляция имеет большой срок службы и, в отличие от минеральной ваты не нуждается в защите от увлажнения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Номер журнала Вестник науки №12 (69) том 3
Ссылка для цитирования:
Куракова Д.В., Максимов Д.В., Мозгов П.С. СРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ // Вестник науки №12 (69) том 3. С. 1334 - 1341. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/11802 (дата обращения: 19.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+