ჯერ ჩავუღრმავდეთ თეორიას, წავიკითხოთ ტექნიკური ლიტერატურა, სადაც გავარკვევთ, თუ როგორ იზომება ეფექტურობა. ეფექტურობა (კოეფიციენტი სასარგებლო მოქმედება) არის ურთიერთობა სასარგებლო სამუშაოდახარჯულ ენერგიაზე. ეფექტურობა არის განზომილებიანი რაოდენობა და ხშირად იზომება პროცენტულად. ფორმულებში ეფექტურობა აღინიშნება ასო "Etta"-ით: = A/Q, სადაც A არის დახარჯული სამუშაო, ხოლო Q არის სასარგებლო სითბო. ენერგიის კონსერვაციის კანონიდან გამომდინარე, ეფექტურობა ყოველთვის ნაკლებია ან ტოლია ერთიანობაზე, ანუ შეუძლებელია დახარჯული ენერგიაზე მეტი სასარგებლო სამუშაოს მიღება არ არსებობს 100% ეფექტურობის ქვაბები, რომლებიც არაფერს ათბობენ წყალი. ელექტრო საქვაბეც კი, სადაც არ არის ბუხარი და გათბობის ელემენტი მდებარეობს პირდაპირ გაცხელებულ გამაგრილებელში, ვერ იძლევა 100 პროცენტიან შედეგს, რადგან ენერგიის ნაწილი იხარჯება მეორეხარისხოვან მიზნებზე - გათბობაზე. ლითონის ნაწილებიქვაბი, მავთულის გათბობა ქვაბიდან გამოსასვლელამდე და ა.შ.

ეფექტურობის ცნება პირდაპირ კავშირშია ენერგიისა და სიმძლავრის ცნებებთან. გათბობის მოწყობილობებთან დაკავშირებით, ენერგიის შემცველობა ან სითბოს შემცველობა (კვტ*სთ) არის კონცეფცია, რომელიც დაკავშირებულია საწვავის რაოდენობასთან (ხის, გაზი, ელექტროენერგია), ხოლო სიმძლავრე (კვტ) არის კონცეფცია, რომელიც დაკავშირებულია ალის ზომასთან. (ზომები გათბობის ელემენტი) და საწვავის წვის სიჩქარე.

ქვაბის, ღუმელის ან ბუხრის ეფექტურობა განისაზღვრება გამოთავისუფლებული ენერგიის მოცულობის თანაფარდობით გამოთავისუფლებული ენერგიის რაოდენობასთან, რომელიც გამოიყენება პრაქტიკაში. მაგალითად, მყარი საწვავის ქვაბის ეფექტურობა ახასიათებს ხის მთლიანი ენერგეტიკული შემცველობის რა ნაწილი (%-ში) შეიძლება გამოყენებულ იქნას მისი დაწვისას გათბობის სისტემაში წყლის გასათბობად იმ ენერგიასთან მიმართებაში, რომელიც გამოიყენებოდა სხვა მიზნებისთვის. მაგალითად, ბუხრის გასათბობად, მასში არსებული ჰაერი, ხის ნაწილი რჩება დაუწვავი ნახშირის, მფრინავი ნაცრისა და არაწვადი გაზების სახით.

დანაკარგის კონცეფცია ასევე დაკავშირებულია ეფექტურობის ღირებულებასთან. მაგალითად, თუ დანაკარგები გრიპის აირები(ანუ დაკარგული ენერგიის რაოდენობა გრიპის აირები) არის 20%, მაშინ გათბობის მოწყობილობის ეფექტურობა შეიძლება იყოს არაუმეტეს 80%. მთლიანი ეფექტურობა შედგება ორი მნიშვნელობისგან: წვის ეფექტურობა და გამონაბოლქვი აირის დაკარგვა.

მაგალითად, თუ წვის ეფექტურობა არის 90% და გამონაბოლქვი აირების დანაკარგები 20%, მაშინ ამ ბუხრის ჯამური ეფექტურობა იქნება ტოლი

0,9 * (1 – 0,2) = 72%.

ეფექტურობა არ არის მხოლოდ დამახასიათებელი გათბობის მოწყობილობისთვის. მთლიანობაში გათბობის სისტემას ასევე აქვს ეფექტურობის ფაქტორი და ხშირად სწორედ ეს მაჩვენებელი "იტანჯება", რაც უარყოფს ენერგიის დაზოგვის ყველა სამუშაოს. მთლიანობაში გათბობის სისტემის ეფექტურობა გვიჩვენებს, თუ რამდენი ცხელი წყლის ენერგია იხარჯება ჰაერის გასათბობად ოთახში, რომელსაც ათბობთ, იმ ენერგიასთან მიმართებაში, რომელიც ათბობს მილებს, კედლებს, ჰაერს, რომელიც არ საჭიროებს გათბობას და ა.შ. გათბობის სისტემის ეფექტურობა შეიძლება გაიზარდოს, მაგალითად, გამავალი მილების თბოიზოლაციით. გაუცხელებელი ოთახები, ქვაბიდან ენერგიის მოხმარების საბოლოო წერტილამდე მანძილის შემცირება, გათბობის სისტემის მოდერნიზება.

ენერგიის მოხმარებას "დამატებითი" ტერიტორიების გასათბობად ეწოდება სითბოს გადაცემის დანაკარგები. მაგალითად, თუ გათბობის მოწყობილობა (ეფექტურობა 72%) უკავშირდება გათბობის სისტემას, რომელშიც სითბოს გადაცემის დანაკარგები არის 8%, მაშინ მთლიანი ეფექტურობა. გათბობის სისტემაიქნება

0,72 * (1 – 0,08) = 66%.

გათბობის სისტემის სრული ეფექტურობის გამოყენებისას შესაძლებელია რეალურად გამოთვლა საჭირო რაოდენობასაწვავი მთელი შენობის გასათბობად. მაგალითად, 380 მ2 ფართობის საცხოვრებელი კორპუსის გასათბობად, თვიური ენერგეტიკული მოთხოვნილებაა დაახლოებით 13,500 კვტ/სთ, გათბობის სისტემის ჯამური ეფექტურობა აღებულია 66%, საიდანაც ვიანგარიშებთ საწვავის ფაქტობრივ მოთხოვნას:

13500 / 0.66 = 20500 კვტ.სთ.

თუ 1 კგ ხის ენერგეტიკული შემცველობა არის დაახლოებით 4 კვტ/სთ, მაშინ შეშის ყოველთვიური მარაგი უნდა იყოს

20500 / 4 = 5125 კგ,

იმათ. 8-10 მ3 ხე.

ეფექტური გათბობის სისტემის სხვა კომპონენტები

თუ ამოცანის წინაშე დგახართ სწრაფი გათბობაჰაერი სახლის ოთახებში, მაშინ უნდა ვისაუბროთ გათბობის სისტემის ეფექტურობაზე. და ეს უკვე აღარ არის გათბობის მოწყობილობა, მაგრამ მოწყობილობის შესახებ, რომელიც იყენებს გამაგრილებლის ენერგიას ჰაერის გასათბობად - რადიატორები, იატაკქვეშა გათბობის სისტემები და ა.შ. რაც უფრო სწრაფად ცვლის რადიატორი სითბოს წყალსა და ჰაერს შორის, მით უფრო ეფექტურია მთელი სისტემა მთლიანობაში.

ხელმისაწვდომობა ეფექტური სისტემაგათბობა, გარდა „სიხარულისა“, „პრობლემასაც“ იწვევს. ყოველივე ამის შემდეგ, აუცილებელია იმის უზრუნველყოფა, რომ რადიატორი, რომელიც გარდაქმნის წყლის სითბოს თბილი ჰაერი, არ გაციებულა და რადიატორიდან გამომავალი წყალი არც ისე ცივია, თორემ ქვაბი იწურება და ეს დაუშვებელია. ამ "უბედურებაში" დიდი დახმარებაუზრუნველყოფს ცირკულაციის ტუმბო, წყლის ცირკულაციის სიჩქარის შენარჩუნება, რაც საშუალებას მისცემს როგორც რადიატორები შეინახონ სასურველ ტემპერატურაზე და წყალი დაუბრუნდეს ქვაბში ზეგაციების გარეშე.

აქ ის დაუყოვნებლივ აღმოიფხვრება მთელი სერიაგათბობის სისტემების საფუძველზე ბუნებრივი მიმოქცევაგამაგრილებელი. ეს სისტემები არაეფექტურია. ისინი არაეფექტურია, პირველ რიგში, მათი ინერციის გამო: აქ ცირკულაციის სიჩქარე პირდაპირ დამოკიდებულია წყლის ტემპერატურაზე. პირველ რიგში, ჩვენ ველოდებით, სანამ ქვაბში წყალი გაცხელდება, როდესაც ის თბება, ის ნელ-ნელა იწყებს ასვლას, იქიდან კი რადიატორების გასწვრივ. მაგრამ მათთან მიღწევის შემდეგ, პროცესი კვლავ შენელდება: ცხელი წყალირადიატორში არის ზევით, არ ჩამოვარდება სანამ არ გაცივდება. რა არის აქ ეფექტურობა?

ასე რომ, ჩვენ გავარკვიეთ - ცირკულაციის ტუმბოს ჩართვით, ჩვენ აღმოვფხვრათ ყველა ბუნებრივი ბლოკირება, რომელიც დაკავშირებულია ტემპერატურის განსხვავებასთან. ნებისმიერი წყალი ახლა ცირკულირებს ჩვენს სისტემაში - ცივი, ცხელი, ძალიან ცივი და ძალიან ცხელი, მიუხედავად იმისა, მოასწრო გაციება თუ გახურება - წყალი შედის სისტემაში და იმავე სიჩქარით უბრუნდება ქვაბს.

ელექტროენერგიის დანაკარგები დაპროექტებულ ქსელში პროცენტებში

სად არის მომხმარებლების მიერ მიღებული ელექტროენერგიის რაოდენობა

ელექტროენერგიის ქსელში გადაცემის ღირებულება:

Bn=39192.85/312700=11.8 კაპეკი/კვტ.სთ

მაქსიმალური ეფექტურობა:

სად არის დატვირთვების ჯამური აქტიური სიმძლავრე;

ჯამური აქტიური სიმძლავრის დანაკარგები ქსელის ყველა ელემენტში.

ქსელის საშუალო შეწონილი ეფექტურობა:

დასკვნა

„ელექტრული ქსელები და სისტემები“ დისციპლინაში დავამთავრე კურსი, მიმაჩნია, რომ ათვისებული ვარ გამოთვლებისა და დიზაინის საკითხებს. ელექტრო ქსელები. თავდაპირველად განისაზღვრა ელექტრული ქსელის მონაკვეთის პარამეტრები, შეირჩა ეკონომიკურად მიზანშეწონილი სქემა, ამ ვარიანტისთვის ღია მარყუჟის, არაზედმეტი, რადიალური ქსელი, ვინაიდან მარშრუტის გასწვრივ საკმაოდ მოკლე სიგრძეა, შესაბამისად, ქსელის შენარჩუნება და გამარტივებული ქვესადგურის დიაგრამები გაადვილებულია. ტექნიკური და ეკონომიკური მიზეზების გამო, დამოკიდებულია საჰაერო ხაზების სიგრძეზე და აქტიური სიმძლავრის მნიშვნელობებზე, რომლებიც გადაეცემა მათ რეჟიმში რეჟიმში მაქსიმალური დატვირთვები, მიღებული ნომინალური ქსელის ძაბვაა 110 კვ. შემდეგ შეარჩიეთ ტრანსფორმატორები თითოეული ქვესადგურისთვის (PS1 - TRDN -25000/110, PS2 - TDN -16000/110, PS3 - TDN -10000/110) და განვსაზღვრეთ ხაზების პარამეტრები (მავთულის მონაკვეთები), აქტიური და ნაშთები. რეგიონის რეაქტიული ძალების ელექტრომომარაგების ავტობუსები გაიყვანეს.

ქსელში ძაბვის დონეები გამოითვალა თითოეული მონაკვეთისთვის მისი საწყისი მონაცემების მიხედვით, ელექტრომომარაგების ავტობუსებიდან თავიდან ბოლომდე, HV ავტობუსებიდან თითოეული ქვესადგურის LV ავტობუსებამდე გადაადგილებით. ამრიგად, განისაზღვრება ძაბვები ელექტრო ქსელის ყველა წერტილში. 10 კვ ქვესადგურების ავტობუსებზე, რომლებთანაც დაკავშირებულია სადისტრიბუციო ქსელები, საკონტროლო მოწყობილობებმა უნდა უზრუნველყონ მაქსიმალური დატვირთვის შენარჩუნება - არანაკლებ 1,05 U nom. ორ გრაგნიან ტრანსფორმატორში ძაბვის რეგულირება ჩვეულებრივ ხორციელდება მაღალი ძაბვის გრაგნილის ნეიტრალურ მხარეს დაკავშირებული მარეგულირებელი გრაგნილის ბრუნვის რაოდენობის შეცვლით. PS1 (n = -7), PS2 (n = -3) და PS3 (n = -9) ტრანსფორმატორებზე დატვირთვის ონკანის შემცვლელის ტოტის არჩევის შემდეგ, ჩვენ დავრწმუნდით, რომ ძაბვა LV მხარეს მაქსიმალურ დატვირთვაში. რეჟიმი აკმაყოფილებს PUE-ს მოთხოვნებს.

სამუშაოს დასკვნით ნაწილში განისაზღვრა ელექტრო ქსელის ტექნიკურ-ეკონომიკური მაჩვენებლები. კაპიტალური ინვესტიციები ქსელის მშენებლობისთვის შეადგინა 1,148,200 ათასი რუბლი. ქსელის მუშაობის წლიური ხარჯები, ათასი რუბლი. ელექტროენერგიის გადაცემის და განაწილების ღირებულება შეადგენს 38,1 კაპიკს/კვტ/სთ-ს. ასევე განისაზღვრა ქსელის ეფექტურობის ფაქტორები მაქსიმალური დატვირთვების დროს: z m = 96,51% და ენერგეტიკული შეწონილი წლის საშუალო მაჩვენებელი z w = 97,09%. ვინაიდან ენერგოშეწონილი საშუალო ეფექტურობა წელიწადში დაახლოებით 95%-ია, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ამ სისტემასეკონომიური.

ქსელის ეფექტურობა მაქსიმალური დატვირთვით:

სადაც DP c არის ჯამური აქტიური სიმძლავრის დანაკარგები ქსელის ყველა ელემენტში მაქსიმალური დატვირთვის დროს

წლიური საშუალო შეწონილი ქსელის ეფექტურობა:

სადაც E არის მომხმარებლების მიერ წელიწადში მიღებული ელექტროენერგიის რაოდენობა.

%.

ორივე ქსელის ეფექტურობა აღემატება 97%-ს (ელექტროენერგიის დანაკარგები არ აღემატება 3%-ს, რაც მისაღებია ქსელის ეფექტურობის თვალსაზრისით.

ელექტროენერგიის გადაცემის და განაწილების ღირებულების გაანგარიშება.

ქსელის მეშვეობით ელექტროენერგიის გადაცემის და განაწილების ღირებულება:

ამრიგად, გადაცემის და განაწილების ღირებულებაა 9,2 კაპიკი/კვტ/სთ ელექტროენერგიის ფასი 1 რუბლი/კვტ/სთ (ანუ ტარიფის 3%), რაც მისაღებია ქსელის ეფექტურობის თვალსაზრისით.

დასკვნა

ამ კურსის პროექტის შემუშავებისას ის შემუშავდა საუკეთესო ვარიანტიელექტრო ქსელი.

რამდენიმე ვარიანტიდან შეირჩა ორი განსხვავებული ქსელის ვარიანტი, კერძოდ, რადიალური ქსელის დიზაინი და ქსელის დიზაინი რგოლის განყოფილებით. შესრულებულმა ტექნიკურ-ეკონომიკურმა გაანგარიშებამ აჩვენა, რომ ყველაზე ხელსაყრელი საოპერაციო ეფექტურობის თვალსაზრისით არის რადიალური ქსელის დიზაინი.

დაპროექტებული ქსელის ძაბვაა 110-220 კვ. ელექტროენერგიის მიწოდება ხდება ქვესადგურ A ქვესადგურიდან. დატვირთვის ზონა შედგება სამი ქვესადგურისგან, საიდანაც იკვებება პირველი, მეორე და მესამე კატეგორიის მომხმარებლები.

ელექტრომომარაგების საიმედოობა უზრუნველყოფილია ორმაგი წრიული ხაზების გაყვანით და თითოეულ ქვესადგურზე ორი ტრანსფორმატორის დაყენებით. 220 კვ ხაზისთვის შეირჩა ორმაგი წრიული ფოლადის საყრდენი და ორწრე (110 კვ ხაზზე) რკინაბეტონის საყრდენები. ხაზის მავთულის კვეთები შეირჩა ეკონომიკური დენის სიმკვრივის გათვალისწინებით და შემოწმდა დასაშვებ გადატვირთვის დენზე.

ხარისხიანი ელექტრო ენერგია GOST 13109-97-ით მოთხოვნილი, უზრუნველყოფილია ყველა ტრანსფორმატორზე დატვირთული ონკანების დახმარებით და ხაზოვანი მართვის ტრანსფორმატორების LTDN-40000 გამოყენებით მე-2 ქვესადგურის დაბალი ძაბვის ავტობუსებზე. შემდეგი ტრანსფორმატორები შეირჩა ქსელი: ATDTsTN 125000/220/110 - კვანძის ქვესადგურისთვის,

TRDN-25000/110 – PS1-სთვის, TDN-10000/110 – PS3-სთვის.

მდგრადი მდგომარეობის პირობები გამოითვალა ენერგიის პროგრამის გამოყენებით. მიღებული შედეგების გაანალიზებისას აღმოვაჩინეთ, რომ შექმნილი ქსელი აკმაყოფილებს მისთვის მოთხოვნებს.

გაანგარიშების სისწორის შესამოწმებლად შედგენილია აქტიური და რეაქტიული სიმძლავრის ბალანსი მაქსიმალური და მინიმალური რეჟიმებისთვის.

PS2 და PS3 დამაკავშირებელი 110 კვ ელექტროგადამცემი ხაზის სადენების მექანიკური გაანგარიშების შედეგების საფუძველზე, PB 110-8 საყრდენებია 24,5 მეტრი სიმაღლით 200 მეტრი სიგრძით და ქვედა ჯვარედინი მკლავის სიმაღლე 14,7 მეტრით. შეირჩა პოლიმერული იზოლატორები.

ტექნიკური და ეკონომიკური გაანგარიშების შედეგად მივიღეთ შემდეგი ინდიკატორებიქსელები:

1. ქსელის მთლიანი კაპიტალის ინვესტიციები TO NETWORK = 3,317,600 ათასი რუბლი.

2. ჯამური ხარჯები ქსელის მუშაობისთვის I å =48236.406 ათასი რუბლი/წელიწადში.

3. სიმძლავრის და ენერგიის დანაკარგები ქსელში DP å =2,86 მგვტ, DE=10574,426 მგვტ სთ.

4. ენერგიის გადაცემის ღირებულება b = 9,2 კაპეკი/კვტ.სთ.

5. ქსელის ეფექტურობა = 98%.

გამომდინარე იქიდან, რომ შერჩეული ელექტრული ქსელის ვარიანტი აკმაყოფილებს მასზე დაყენებულ მოთხოვნებს, მას ოპტიმალურად მივიჩნევთ.

ცნობები

1. ელექტრული ქსელების დაპროექტების სახელმძღვანელო. რედაქტირებულია D.L. ფაიბისოვიჩი. – M.: გამომცემლობა NC ENAS, 2005 – 320 გვ. ავადმყოფი.

2. ელექტრული დანადგარების წესები. – მე-7 გამოცემა, შესწორებული. და დამატებითი – M.: Energoatomizdat, 2003. – 648გვ.

3. არჩევანი დენის ტრანსფორმატორებიენერგოსისტემის ქვესადგურები და სამრეწველო საწარმოებიიმის გათვალისწინებით დასაშვები დატვირთვები. გაიდლაინები. B.Ya. პრახინი. - ივანოვო; IEI, 1999 წ

4. სახელმძღვანელოგანხორციელებამდე კურსის მუშაობა"ელექტრო ქსელის დიზაინი". A.E. Arzhannikova, T.Yu. მინგალევა. - ივანოვო; 2014 წელი

5. ელექტრული ქსელების კურსების დაპროექტებისას მდგრადი მდგომარეობის გამოთვლის სახელმძღვანელო. ბუშუევა ო.ა., პარფენიჩევა ნ.ნ. - ივანოვო: ISEU, 2004 წ.

ტექნიკურ მეცნიერებათა დოქტორი ფ. პოლივოდა, უფროსი მკვლევარი, სს ENIN დასახელებული. გ.მ. კრჟიჟანოვსკი, მოსკოვი

გაანგარიშების მეთოდი. მაგალითები

განმარტებით, გათბობის ქსელის ეფექტურობა დაკავშირებულია სასარგებლო სიმძლავრესთან Qо მიღებული მომხმარებლის მიერ Qо წყაროდან მიწოდებულ ენერგიაზე, კვტ.

ηts =Q0/Qi=( Qi-Ql)/Qi=1- Ql/Qi, (1), სადაც QL არის სითბოს დანაკარგების სიმძლავრე გათბობის ქსელზე, კვტ.

მოდით აღვნიშნოთ მიწოდების მილის გამაგრილებლის ტემპერატურა, როგორც t1 და t1′, ხოლო შებრუნებული - t2 და t2′. ტემპერატურა t1 და t2 იზომება უშუალოდ სითბოს წყაროსთან და t1′ და t2 მომხმარებელზე. ორი მილის გათბობის ქსელის სიგრძე l-ით აღვნიშნოთ; ტემპერატურა გარემო- მოსწონს toc; ჩვენ ვწერთ გამაგრილებლის ნაკადის სიჩქარეს (ქსელში გაჟონვის გათვალისწინების გარეშე) როგორც G. ამ აღნიშვნაში კომპონენტები QL და Qi შეიძლება გამოისახოს ცნობილი ურთიერთობებით.

წყაროდან გამოთავისუფლებული სითბო, კვტ:

Qi=საშ.გ.(t1- t2). (2)

სითბოს დანაკარგები მთელ გათბობის ქსელში, კვტ:

QL=qL.l.(1+ β), (3)

სად β=0.2 - სტანდარტული კოეფიციენტი, ქსელის არაიზოლირებული მონაკვეთების, ფიტინგების და ა.შ. qL არის სითბოს დანაკარგების ხაზოვანი ნაკადი იზოლირებული მილსადენისთვის, W/m. ორმილიან ქსელში qL შედგება ნაკადების ჯამი q1 და q2 საკვებისთვის და დაბრუნების მილიშესაბამისად:

qL=q1+q2; (4)

q1 = (τ1-toс)/ ΣR; q2=(τ2- toс)/ΣR, (5) სადაც τ1 და τ2 - გათბობის ქსელის მიწოდებისა და დაბრუნების მილსადენების საშუალო ტემპერატურა, ბუნებრივი გაგრილების გათვალისწინებით, OS:

τ1 = (t1+t1′)/2;τ2=(t2+t2′)/2. (6)

ერთი მილის ქსელისთვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ გამოხატვა q1-ისთვის.

თერმული წინააღმდეგობა ΣR (m.OS/W) ჩვეულებრივ შედგება ელემენტარული კომპონენტების ჯამისაგან:

ΣR = Riz+R1 + R2+R3+...+Ri+...+ Rn. U) სადაც R1 არის მილის წინააღმდეგობა; R2 - წყლის შიდა ფენის კედლის წინააღმდეგობა; R3 - გარემოს ან ნიადაგის წინააღმდეგობა და ა.შ. ყველა ეს წინააღმდეგობა, როგორც წესი, მნიშვნელოვნად ნაკლებია, ვიდრე პოლიურეთანის ქაფის იზოლაციის წინააღმდეგობა:

Rfrom=(1/2πλ-დან).ln(D/d), (8)

სად λiz=0,027-0,05 W/(m.OC) - პოლიურეთანის ქაფის სპეციფიკური თბოგამტარობა; D – იზოლირებული მილის გარე დიამეტრი, მ; დ- შიდა დიამეტრი (ds$), m მაშასადამე, შეგვიძლია დაახლოებით დავაყენოთ ΣR = Riz. ამრიგად, კონკრეტული მილსადენისთვის ΣR არის მუდმივი და დამოკიდებულია მხოლოდ მილსადენის დიზაინზე.

საწყისი განტოლებები (1-3) იყო ძირითადი საფუძველი გათბობის ქსელის ეფექტურობის ძირითადი განტოლების გამოსატანად. ჩვენ ვცვლით გამოთქმებს Qi და QL, ისევე როგორც qL, გათბობის ქსელის ეფექტურობის ფორმულაში. ჩვენ გვაქვს:

riTc=1-[(Ti-toch-(1 W((ti-t2)-cp-G-2R)]. (9)

ეს გამოთქმა მიღებულია შემდეგი დაშვებებით:

1. მილში საშუალო ტემპერატურის მუდმივობა; ფაქტობრივად, ტემპერატურა ეცემა ექსპონენტურად t1′-მდე;

2. დაბრუნების მილსადენში დანაკარგები არ არის გათვალისწინებული;

3. არ არის გათვალისწინებული ნიადაგის, ატმოსფერული ჰაერის წინააღმდეგობა და ა.შ.

ვინაიდან cp, ΣR, l, β არის მუდმივები და საშუალო საათობრივი ნაკადი G არის ნელა ცვალებადი ფუნქცია, გათბობის ქსელის ეფექტურობის მნიშვნელობა შეიძლება დაიწეროს როგორც:

ηts =1-[(τ1- toс)/(t1-t2)].( ა/გ)=1-A.∆ t/G, (10) სადაც A=l.(1+ β)/(საშ.ΣR) - მუდმივი, კგ/წმ, დამოკიდებულია მხოლოდ სისტემის თვისებებზე, ანუ „სისტემის ფაქტორი“. შესაბამისად, ცვლილების ტემპი ეფექტურობის ღირებულებებიგანისაზღვრება სითხის ნაკადის G ცვალებადობით, რადგან ქსელის სიგრძე l მუდმივია, ხოლო თბოტევადობა cp შედარებით ნაკლებად იცვლება.

მნიშვნელობა ∆t=(τ1- toс)/(t1-t2) - „ტემპერატურული ფაქტორი“, ეს დამოკიდებულია მხოლოდ გარემოს თვისებებზე და მილსადენებში წყლის ტემპერატურაზე.

ηts=f(∆t/ G), (11)

თუ დაკმაყოფილებულია A≈const პირობა.

1 და 3 დაშვებები იძლევა უარყოფით შეცდომას ეფექტურობის ფორმულაში, ხოლო დაშვება 2 იძლევა დადებით შეცდომას; ისინი ანაზღაურებენ ერთმანეთს.

ამრიგად, გათბობის ქსელის ეფექტურობა დაყენებულის ფუნქციაა ტემპერატურის სქემაქსელი, მაგალითად 130/70 OC და ქსელის ხარჯები G, ე.ი. დამოკიდებულია სითბოს მოხმარების აბონენტების რეჟიმზე.

მოდით შევაფასოთ ηtc ფუნქციის ცვლილების ბუნება t1, t2 და ტემპერატურის ქცევის მიხედვით. ტოკ. გაითვალისწინეთ, რომ დიზაინის რეჟიმში r^»0.9^ და გაგრილება მცირეა. დასაწყისისთვის მივმართოთ t 1→∞ და შევთანხმდეთ, რომ A, G≈ კონსტ. ეს პრობლემა ჩნდება ხარისხის კონტროლის სისტემებში: ηtc=lim(1-[(( t1+0,9t1)/2-toс)/(t1-t2)].(A/ გ)). (12)

t1→∞ t1→∞

L'Hopital-ის წესის მიხედვით ∞/∞ ფორმის განუსაზღვრელობის გაფართოებით, გვაქვს:

ηtmax=1-0.95A/G. (13)

ეს მნიშვნელობა არის გათბობის ქსელის ეფექტურობის ზედა ზღვარი. ზოგადად, ტემპერატურა აბონენტთან გამაგრილებლის t 1 მიღება შესაძლებელია ფორმულის გამოყენებით მისი გაანგარიშებით (თუ ტემპერატურა t1' მომხმარებელზე უცნობია):

t^toc+^-toJ-e-IO+W"AV^)]. (14)

პრაქტიკაში, შემთხვევა, როდესაც t1→∞ შეუძლებელია, რადგან წყლის პირდაპირი ტემპერატურის მაქსიმალური მნიშვნელობა არ არის 150 °C-ზე მეტი (t1≤1 50 °C). აქედან გამომდინარე, უფრო სწორი იქნება გათბობის ქსელის მაქსიმალური ეფექტურობის გამოთვლა ფორმულის (10) გამოყენებით. უმაღლესი ტემპერატურაწყალი ამ გათბობის სისტემაში.

განშტოებული ქსელის სხვადასხვა მონაკვეთზე, მონაკვეთის სიგრძის მნიშვნელობები li და ნაკადის სიჩქარე Gi მათთვის მნიშვნელოვნად განსხვავდება. ამ შემთხვევაში უკვე A≠so ნსტ. თუ გაინტერესებთ ეფექტურობის დამოკიდებულება ქსელის სხვადასხვა მონაკვეთებზე საკუთარი ხარჯებით, მაშინ ეფექტურობა უნდა იყოს ნაჩვენები სამგანზომილებიანი ფუნქციის სახით:

ηts=f(l, G, ∆t). (15)

მოდით დავაფიქსიროთ ტემპერატურული ფაქტორის Δt ნებისმიერი მნიშვნელობა, მაგალითად, მოსკოვისთვის toc=-26 °C (საპროექტო რეჟიმში toc=tno -

დაახლ. ავტო) და გათბობის ქსელის განრიგი არის 130/70 °C, ხოლო როდესაც მიწოდების მილში გამაგრილებელი გაცივდება 10 °C-ით, ∆t-ის მნიშვნელობა იქნება:

∆t=[(130+120)/2+26]/(130-70)=2.517. შემდეგ l სიგრძის გათბობის ქსელის მონაკვეთის ეფექტურობა შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:

ηts=1-2,517k.l/G, (16)

სად k=(1+β)/(cp. ΣR) - საიზოლაციო მუდმივი; იგი განისაზღვრება სითბოს მილსადენის დიზაინით და არაიზოლირებული მონაკვეთების რაოდენობით (გათვალისწინებულია ბ-ში). დიზაინის რეჟიმში ტემპერატურული ფაქტორის ფიქსირებულ მნიშვნელობაზე ∆ t=2.517, ეფექტურობის ყველა მნიშვნელობა შეიძლება იყოს ნაჩვენები ორგანზომილებიანი ზედაპირის სახით ηtc=f(l, G) (ფიგურა). ასიმპტოტები იქნება წრფეები η=1 და ნულოვანი ნიშანი η=0. l მონაკვეთის სიგრძის მატებასთან ერთად, ეფექტურობა მცირდება წრფივად, ხოლო დინების სიჩქარის ზრდისას G, ჰიპერბოლის ტიპის დამოკიდებულება ηts~1-1/ G. ცხადია, არსებობს მონაკვეთის გარკვეული მაქსიმალური სიგრძე 1 = lpr, რომლის დროსაც გათბობის ქსელის ეფექტურობა ნულისკენ მიისწრაფვის, რადგან ηtmin=lim(1- t→∞∆t. კ.ლ/გ)→0, ეფექტურობის არაუარყოფითობის პირობიდან. შეზღუდვის სიგრძე I pr შეესაბამება გარკვეულ ნაკადის სიჩქარეს G. თუმცა, სითხის ნაკადის სიჩქარის G→∞ მატებასთან ერთად, ეფექტურობა უკვე განსხვავდება ნულიდან, რადგან ვიღებთ ∞/∞ ფორმის განუსაზღვრელობას. ამიტომ მიზანშეწონილია წყლის ნაკადის მაქსიმალური ლიმიტის დაყენება Gpr მილსადენის გასწვრივ, მისი გამტარუნარიანობის მიხედვით.

ასევე აშკარაა, რომ G→0-ზე გათბობის ქსელის ეფექტურობა ნულისკენ მიისწრაფვის. არის მინიმალური ნაკადის Gmin ფიქსირებული წერტილი, სადაც ηt=0. როდესაც მილსადენში წყალი მცირეა, ის უბრალოდ გაცივდება, სანამ მომხმარებელამდე მიაღწევს.

გამონათქვამების (10) და (16) ანალიზით, მივედით დასკვნამდე, რომ ქსელის ეფექტურობა ძალიან დამოკიდებულია კონტროლის მეთოდზე და არ შეიძლება დაეყრდნოს SNiP სტანდარტის მიერ რეკომენდებული მუდმივობით, მაგალითად 0.92. ეფექტურობის კოეფიციენტზე ძლიერ გავლენას ახდენს ტემპერატურის ფაქტორი და ლ/გ თანაფარდობა.

ვცადოთ გადაჭრა შებრუნებული პრობლემა. ეფექტურობის მოცემულ დონეზე დაყრდნობით, მაგალითად ηt = 0,92 და გამტარუნარიანობა Gpr (განსაზღვრულია მილსადენში ჰიდრავლიკური დანაკარგების გათვალისწინებით), იპოვეთ გათბობის ქსელის მონაკვეთის მაქსიმალური სიგრძე lmax, თუ მილის ზომა მოცემულია.

lmax=(1-ηts).Gpr/(∆t.k). (17)

ვთქვათ, რომ მილსადენისთვის DN = 250 მმ, იზოლირებული პოლიურეთანის ქაფით, მითითებულია მაქსიმალური წნევის ვარდნა Ndop = 100 მ. გამტარუნარიანობამილსადენი E.Ya-ს ემპირიული ფორმულის მიხედვით:

Gpr=8.62(rl.ρ)°,5.d2.625. (18)

ფორმულა სწორია მილის ფარდობითი უხეშობისთვის 0,5 მმ.

დავუშვათ წრფივი წნევის ვარდნა სწორ მონაკვეთში rл=80 Pa/m, რომელიც შეესაბამება წყლის სიჩქარეს მილში v=1,3 მ/წმ. ტემპერატურაჩვენ ვვარაუდობთ, რომ ცნობილია წინა მაგალითიდან. წყლის პარამეტრები ზე საშუალო ტემპერატურამიწოდების მილში 120 OS უდრის: ρ=943 კგ/მ3, av=4300 კჯ/(კგ.ოს). მოდით მივიღოთ გამტარუნარიანობა:

Gpr=8.62.(80.943)0.5.0.252.625≈59კგ/წმ.

თბომედეგობა და საიზოლაციო მუდმივი k მისი სისქით δ=0,07 მ (70 მმ) და λ=0,04 W/(m.OS) უდრის:

Riz=(1/2π0.04).ln[(0.25+2.0.02).0.25/ d]=1,63 მ.OS/W; k=(1+0.2)/(4.3.103.1.63)=0.171.10–3კგ/(მ.ოს.).

მილსადენის მაქსიმალური სიგრძე:

lmax=(1-0.92).59/(2.517.0.171.10–3)=10966მ.

გაითვალისწინეთ, რომ მილსადენში წნევის ვარდნა არ აღემატება მითითებულ მნიშვნელობას, რადგან:

∆р = rл.lmax=80.10966 = 877310 Pa, ან წნევის ერთეულებში ∆Н<Ндоп (87,7 м < 100 м).

თუ პირობა არ დაკმაყოფილებულია, მაშინ აუცილებელია მილში წყლის სიჩქარის შემცირება ვ<1 м/с (и соответственно линейные потери rл), и вновь произвести расчет.

მილსადენის რეალური სიგრძე 1,6-1,8-ჯერ უნდა შემცირდეს, რადგან აქ არ შედის

ადგილობრივი წინააღმდეგობა, რომელიც წარმოიქმნება მონაცვლეობით, სარქველებიდან, ფიტინგებიდან და ა.შ.

არასეზონზე, რაოდენობრივ-ხარისხობრივი რეგულირების მეთოდით, G-ის დინება მილში საგრძნობლად მცირდება. ტემპერატურა მიწოდების მილშიც იკლებს. ამრიგად, საცხოვრებელი ფართის 50% სითბოს დატვირთვის Qo (გარე ტემპერატურა toc = -5 °C) ტემპერატურა წინა და უკანა მილებში არის, შესაბამისად, τ1 = 87 °C, τ2 = 49 °C. გავიხსენოთ, რომ t os = -26 os-ზე თავდაპირველად ისინი იყვნენ 130 და 70 os! უფრო მეტიც, გამაგრილებლის მოხმარება G შემცირდება 20% -ით. ჩვენს მაგალითში: G=0.8.59=47.2 კგ/წმ. ეფექტურობის მნიშვნელობა, რომელიც განისაზღვრება პირდაპირ ფორმულით (9) იქნება:

ηts=1-[(87-(-5))/(87-49)]× ×=0.9, ე.ი. ქსელის ეფექტურობა შემცირდა 2%-ით; ტემპერატურის ფაქტორი ∆t=2.421.

გათბობის პერიოდის ბოლოს, გარე ტემპერატურაზე toс=+8 °С გამაგრილებლის დინება შემცირდება თითქმის 5-ჯერ და იქნება G=0.2.59=11.8 კგ/წმ. მილებში წყლის ტემპერატურა მნიშვნელობების შესაბამისად დაიკლებს τ1=51 OS; τ2=30 OS. გათბობის სისტემის ეფექტურობა სეზონის ბოლოს იქნება:

ηts=1-[(51-8)/(51-30)]× ×=0.67.

ამრიგად, ქსელის ეფექტურობა შემცირდა 25%-ით!

კომბინირებულ თბომომარაგების სისტემებში ტემპერატურის დიაგრამაში არის „გახვევა“. ეს აიხსნება იმით, რომ საჭიროა, SNiP 2.04.01-85-ის მიხედვით, გქონდეთ ცხელი წყლის ტემპერატურა წყალმომარაგების წერტილებში +60 °C ღია და +50 °C დახურული გათბობის სისტემებით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ადგილი აქვს საცხოვრებელი ფართების „გადინებას“. მიწოდების მილსადენში τ1 ტემპერატურა შენარჩუნებულია თანაბარი მთელი ამ პერიოდის განმავლობაში τ1 = 65 OS. ტემპერატურა დასაბრუნებელ მილში τ2=45 °C. ამ შემთხვევაში, ტემპერატურის ფაქტორი ∆t იზრდება მნიშვნელობამდე:

∆t=(65-8)/(65-45) = 2,85. კომბინირებული სისტემის ეფექტურობა მცირდება: η=1-2.85.10966.(1+0.2)/(4190.1 1.8.1.63)= =1-0.465=0.535.

შესაბამისად, ცხელი წყლით მომარაგებისა და გათბობის ერთ სისტემაში გაერთიანებას აქვს ძალიან დაბალი ეფექტურობა, რომელიც შეიძლება დაეცეს თითქმის 50%-მდე.

დასკვნები

1. მიღებული იქნა გათბობის ქსელის ეფექტურობის გამოსათვლელი ძირითადი განტოლება. ის შეიძლება გახდეს საფუძველი

კონკრეტული ქსელის ეფექტურობის საინჟინრო გამოთვლებისთვის.

2. ნაჩვენებია, რომ ეფექტურობის ღირებულება მნიშვნელოვნად განსხვავდება. გათბობის სეზონზე ეფექტურობა მცირდება 40-50%-ით (სეზონის ბოლომდე) საპროექტო პერიოდთან შედარებით. მოყვანილია მაგალითები.

3. დადგენილია, რომ ეფექტურობის ცვლილებები დამოკიდებულია კონტროლის მეთოდზე და სითბოს მოხმარების აბონენტების ბუნებაზე. თუ სითბოს დატვირთვა არასაკმარისია, ეფექტურობა შეიძლება მნიშვნელოვნად შემცირდეს, რაც იწვევს საწვავის გადაჭარბებულ მოხმარებას წყაროში.

ლიტერატურა

1. სოკოლოვი ე.ია. უბნის გათბობის და გათბობის ქსელები. - მ.: გამომცემლობა MPEI, 2000. - 472გვ.

2. თბოენერგეტიკა და გათბობის ინჟინერია. ზოგადი კითხვები. სახელმძღვანელო / რედ. A.V კლიმენკო და V.M. ზორინა. -მ.: MPEI, 1999 წ.

3. Sterman L.S., Lavygin V.M., Tishin S.G. თბო და ატომური ელექტროსადგურები. - მ.: ენერგოატომიზდატი, 1995 წ.