ขั้นแรก เรามาเจาะลึกทฤษฎี อ่านเอกสารทางเทคนิค ซึ่งเราจะพบว่ามีการวัดประสิทธิภาพอย่างไร ประสิทธิภาพ (สัมประสิทธิ์ การกระทำที่เป็นประโยชน์) เป็นความสัมพันธ์ งานที่มีประโยชน์ถึงพลังงานที่ใช้ไป ประสิทธิภาพเป็นปริมาณไร้มิติและมักวัดเป็นเปอร์เซ็นต์ ในสูตร ประสิทธิภาพจะแสดงด้วยตัวอักษร “Etta”: = A/Q โดยที่ A คืองานที่ใช้ไป และ Q คือความร้อนที่มีประโยชน์ เนื่องจากกฎการอนุรักษ์พลังงานประสิทธิภาพจึงน้อยกว่าหรือเท่ากับความสามัคคีเสมอนั่นคือเป็นไปไม่ได้ที่จะได้งานที่มีประโยชน์มากกว่าพลังงานที่ใช้ไป ไม่มีหม้อไอน้ำใดที่มีประสิทธิภาพ 100% ที่ไม่ให้ความร้อนอะไรเลยยกเว้น น้ำ. แม้แต่หม้อต้มน้ำไฟฟ้าที่ไม่มีปล่องไฟและองค์ประกอบความร้อนตั้งอยู่ในสารหล่อเย็นที่ให้ความร้อนโดยตรงก็ไม่สามารถให้ผลลัพธ์ได้ 100 เปอร์เซ็นต์เนื่องจากพลังงานส่วนหนึ่งถูกใช้ไปเพื่อวัตถุประสงค์รอง - การทำความร้อน ชิ้นส่วนโลหะหม้อต้มน้ำ, การทำความร้อนสายไฟจากหม้อต้มไปยังทางออก ฯลฯ

แนวคิดเรื่องประสิทธิภาพเกี่ยวข้องโดยตรงกับแนวคิดเรื่องพลังงานและพลังงาน ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ทำความร้อน ปริมาณพลังงาน หรือปริมาณความร้อน (kW*h) เป็นแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับปริมาณเชื้อเพลิง (ไม้ ก๊าซ ไฟฟ้า) และพลังงาน (kW) เป็นแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับขนาดของเปลวไฟ (ขนาด องค์ประกอบความร้อน) และอัตราการเผาไหม้เชื้อเพลิง

ประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำ เตา หรือเตาผิงถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาต่อปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาที่ใช้ในทางปฏิบัติ ตัวอย่างเช่นประสิทธิภาพของหม้อต้มเชื้อเพลิงแข็งจะบ่งบอกว่าส่วนใด (เป็น%) ของปริมาณพลังงานทั้งหมดของไม้ที่สามารถนำมาใช้เมื่อเผาเพื่อให้ความร้อนน้ำในระบบทำความร้อนโดยสัมพันธ์กับพลังงานที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นสำหรับ ตัวอย่างเช่น ในการทำความร้อนปล่องไฟ อากาศในปล่องไฟ ไม้บางส่วนยังคงไม่เผาไหม้ในรูปของถ่านหิน เถ้าลอย และก๊าซที่ไม่ติดไฟ

แนวคิดเรื่องการสูญเสียยังเกี่ยวข้องกับค่าประสิทธิภาพด้วย เช่นหากขาดทุน ก๊าซไอเสีย(เช่น ปริมาณพลังงานที่สูญเสียไปกับ ก๊าซไอเสีย) อยู่ที่ 20% ดังนั้นประสิทธิภาพของอุปกรณ์ทำความร้อนจะต้องไม่เกิน 80% ประสิทธิภาพโดยรวมประกอบด้วยสองค่า: ประสิทธิภาพการเผาไหม้และการสูญเสียก๊าซไอเสีย

ตัวอย่างเช่น หากประสิทธิภาพการเผาไหม้ 90% และการสูญเสียก๊าซไอเสีย 20% ประสิทธิภาพโดยรวมของเตาผิงนี้จะเท่ากับ

0,9 * (1 – 0,2) = 72%.

ประสิทธิภาพไม่ได้มีอยู่ในอุปกรณ์ทำความร้อนเท่านั้น ระบบทำความร้อนโดยรวมยังมีปัจจัยด้านประสิทธิภาพด้วยและบ่อยครั้งเป็นตัวบ่งชี้ว่า "ทนทุกข์ทรมาน" ซึ่งทำให้ความพยายามในการประหยัดพลังงานทั้งหมดเป็นโมฆะ ประสิทธิภาพของระบบทำความร้อนโดยรวมแสดงให้เห็นว่าพลังงานน้ำร้อนที่ใช้ไปในการทำความร้อนอากาศในห้องที่คุณกำลังทำความร้อนมีจำนวนเท่าใด โดยสัมพันธ์กับพลังงานที่ให้ความร้อนกับท่อ ผนัง อากาศที่ไม่จำเป็นต้องทำความร้อน ฯลฯ สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของระบบทำความร้อนได้ เช่น โดยฉนวนความร้อนของท่อที่ไหลผ่าน ห้องไม่ได้รับเครื่องทำความร้อนลดระยะห่างจากหม้อต้มจนถึงจุดสุดท้ายของการใช้พลังงาน ปรับปรุงระบบทำความร้อนให้ทันสมัย

การใช้พลังงานเพื่อให้ความร้อนแก่พื้นที่ "พิเศษ" เรียกว่าการสูญเสียการถ่ายเทความร้อน ตัวอย่างเช่น หากอุปกรณ์ทำความร้อน (มีประสิทธิภาพ 72%) เชื่อมต่อกับระบบทำความร้อนซึ่งการสูญเสียการถ่ายเทความร้อนอยู่ที่ 8% ดังนั้นประสิทธิภาพของทั้งหมด ระบบทำความร้อนจะเป็น

0,72 * (1 – 0,08) = 66%.

เมื่อใช้ระบบทำความร้อนเต็มประสิทธิภาพสามารถคำนวณได้จริง ปริมาณที่ต้องการเชื้อเพลิงเพื่อให้ความร้อนทั่วทั้งอาคาร ตัวอย่างเช่นเพื่อให้ความร้อนในอาคารที่อยู่อาศัยที่มีพื้นที่ 380 ตารางเมตรความต้องการพลังงานต่อเดือนจะอยู่ที่ประมาณ 13,500 kWh ประสิทธิภาพรวมของระบบทำความร้อนจะอยู่ที่ 66% ซึ่งเราคำนวณความต้องการเชื้อเพลิงจริง:

13500 / 0.66 = 20500 กิโลวัตต์ชั่วโมง

หากปริมาณพลังงานของไม้ 1 กิโลกรัมมีค่าประมาณ 4 kWh ฟืนควรมีให้ต่อเดือน

20500/4 = 5125 กก.

เหล่านั้น. ไม้ 8-10 ลูกบาศก์เมตร

ส่วนประกอบอื่นๆ ของระบบทำความร้อนที่มีประสิทธิภาพ

หากคุณกำลังเผชิญกับงาน ความร้อนอย่างรวดเร็วอากาศในห้องต่างๆ ของบ้าน ก็ต้องพูดถึงประสิทธิภาพของระบบทำความร้อนกันก่อน และนี่ไม่เกี่ยวกับอีกต่อไป อุปกรณ์ทำความร้อนแต่เกี่ยวกับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานน้ำหล่อเย็นเพื่อให้ความร้อนแก่อากาศ - หม้อน้ำ ระบบทำความร้อนใต้พื้น เป็นต้น ยิ่งหม้อน้ำแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างน้ำและอากาศได้เร็วเท่าไร ระบบโดยรวมก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น

ความพร้อมใช้งาน ระบบที่มีประสิทธิภาพความร้อนนอกเหนือจาก "ความสุข" ยังนำมาซึ่ง "ปัญหา" ด้วย ท้ายที่สุดจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าหม้อน้ำซึ่งแปลงความร้อนของน้ำเข้าไป อากาศอุ่นมันไม่เย็นลงและน้ำที่ออกจากหม้อน้ำไม่เย็นเกินไปไม่เช่นนั้นหม้อน้ำจะเสื่อมสภาพและนี่เป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ ใน "ปัญหา" เหล่านี้ ความช่วยเหลือที่ดีจัดเตรียมให้ ปั๊มหมุนเวียนโดยรักษาอัตราการไหลเวียนของน้ำซึ่งจะทำให้หม้อน้ำทั้งสองตัวสามารถรักษาอุณหภูมิที่ต้องการได้และน้ำจะกลับเข้าหม้อต้มโดยไม่ถูกทำให้เย็นลงเป็นพิเศษ

นี่มันจะถูกกำจัดทันที ทั้งซีรีย์ระบบทำความร้อนขึ้นอยู่กับ การไหลเวียนตามธรรมชาติสารหล่อเย็น ระบบเหล่านี้ไม่ได้ผล สิ่งเหล่านี้ไม่ได้ผลเนื่องจากความเฉื่อยเป็นหลัก: อัตราการไหลเวียนโดยตรงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของน้ำ ขั้นแรกเรารอจนกว่าน้ำในหม้อต้มจะร้อนขึ้น เมื่อร้อนขึ้น น้ำจะเริ่มเคลื่อนตัวขึ้นอย่างช้าๆ และจากนั้นไปตามหม้อน้ำ แต่เมื่อไปถึงพวกเขาแล้ว กระบวนการก็ช้าลงอีกครั้ง: น้ำร้อนในหม้อน้ำจะอยู่ด้านบนจะไม่ล้มลงจนกว่าจะเย็นลง ประสิทธิผลที่นี่คืออะไร?

ดังนั้นเราจึงคิดออก - ด้วยการเปิดปั๊มหมุนเวียนเราได้กำจัดการอุดตันตามธรรมชาติทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับความแตกต่างของอุณหภูมิ ขณะนี้น้ำใดๆ ที่ไหลเวียนอยู่ในระบบของเรา - เย็น ร้อน เย็นมาก และร้อนมาก โดยไม่คำนึงถึงเวลาที่จะเย็นลงหรืออุ่นขึ้น - น้ำจะเข้าสู่ระบบและกลับสู่หม้อไอน้ำด้วยความเร็วเท่าเดิม

การสูญเสียไฟฟ้าในเครือข่ายที่ออกแบบเป็น %

ปริมาณไฟฟ้าที่ผู้บริโภคได้รับอยู่ที่ไหน

ต้นทุนการส่งไฟฟ้าผ่านโครงข่าย:

Bn=39192.85/312700=11.8 โคเปค/kWh

ประสิทธิภาพสูงสุด:

กำลังงานรวมของโหลดอยู่ที่ไหน

การสูญเสียพลังงานที่ใช้งานทั้งหมดในองค์ประกอบเครือข่ายทั้งหมด

ประสิทธิภาพเครือข่ายเฉลี่ยถ่วงน้ำหนัก:

บทสรุป

หลังจากจบหลักสูตรในสาขาวิชา "เครือข่ายไฟฟ้าและระบบ" แล้ว ฉันเชื่อว่าฉันเชี่ยวชาญประเด็นการคำนวณและการออกแบบแล้ว เครือข่ายไฟฟ้า- ในขั้นแรกพารามิเตอร์ของส่วนเครือข่ายไฟฟ้าถูกกำหนดโดยเลือกรูปแบบที่เป็นไปได้ทางเศรษฐกิจสำหรับตัวเลือกนี้เป็นเครือข่ายรัศมีแบบวงเปิดไม่ซ้ำซ้อนเนื่องจากมีความยาวค่อนข้างสั้นตลอดเส้นทางดังนั้นการบำรุงรักษาเครือข่ายและ ไดอะแกรมสถานีย่อยแบบง่ายได้รับการอำนวยความสะดวก ด้วยเหตุผลด้านเทคนิคและเศรษฐกิจ ขึ้นอยู่กับความยาวของเส้นเหนือศีรษะและค่าของกำลังงานที่ใช้งานอยู่ซึ่งจะถูกส่งผ่านในโหมดเหล่านี้ โหลดสูงสุดแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายที่กำหนดที่ยอมรับคือ 110 kV จากนั้นให้เลือกหม้อแปลงสำหรับสถานีย่อยแต่ละแห่ง (PS1 - TRDN -25000/110, PS2 - TDN -16000/110, PS3 - TDN -10000/110) และกำหนดพารามิเตอร์ของเส้น (ส่วนสายไฟ) ยอดคงเหลือของแอคทีฟและ พลังปฏิกิริยาของภูมิภาคถูกวาดขึ้นโดยรถบัสจ่ายไฟ

ระดับแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายได้รับการคำนวณสำหรับแต่ละส่วนตามข้อมูลตั้งแต่เริ่มต้น โดยย้ายจากบัสจ่ายไฟตั้งแต่ต้นจนจบ จากบัส HV ไปยังบัส LV ของแต่ละสถานีย่อย ดังนั้นจึงกำหนดแรงดันไฟฟ้าที่ทุกจุดของเครือข่ายไฟฟ้า บนบัสบาร์ของสถานีย่อย 10 kV ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายการกระจาย อุปกรณ์ควบคุมจะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าโหลดสูงสุดยังคงอยู่ - ไม่ต่ำกว่า 1.05 U nom ในหม้อแปลงไฟฟ้าแบบสองขดลวด การควบคุมแรงดันไฟฟ้ามักจะดำเนินการโดยการเปลี่ยนจำนวนรอบของขดลวดควบคุมที่เชื่อมต่อกับด้านที่เป็นกลางของขดลวดไฟฟ้าแรงสูง เมื่อเลือกสาขาตัวเปลี่ยนแท็ปออนโหลดบนหม้อแปลง PS1 (n = -7), PS2 (n = -3) และ PS3 (n = -9) เราตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าที่ด้าน LV ในโหลดสูงสุด โหมดตอบสนองความต้องการของ PUE

ในส่วนสุดท้ายของงาน ได้มีการกำหนดตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจของเครือข่ายไฟฟ้า เงินลงทุนในการก่อสร้างเครือข่ายมีจำนวน 1,148,200,000 รูเบิล ค่าใช้จ่ายประจำปีของการดำเนินงานเครือข่ายพันรูเบิล ต้นทุนการส่งและจำหน่ายไฟฟ้าคือ 38.1 kopecks/kWh นอกจากนี้ ยังพิจารณาปัจจัยประสิทธิภาพของเครือข่ายที่โหลดสูงสุดด้วย: z m = 96.51% และค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักพลังงานสำหรับปี z w = 97.09% เนื่องจากประสิทธิภาพเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักพลังงานต่อปีอยู่ที่ประมาณ 95% เราจึงสามารถสรุปได้ว่า ระบบนี้ประหยัด.

ประสิทธิภาพเครือข่ายที่โหลดสูงสุด:

โดยที่ DP c คือการสูญเสียพลังงานที่ใช้งานทั้งหมดในองค์ประกอบเครือข่ายทั้งหมดที่โหลดสูงสุด

ประสิทธิภาพเครือข่ายเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักประจำปี:

โดยที่ E คือปริมาณไฟฟ้าที่ผู้บริโภคได้รับต่อปี

%.

ประสิทธิภาพเครือข่ายทั้งสองเกินกว่า 97% (การสูญเสียไฟฟ้าไม่เกิน 3%) ซึ่งเป็นที่ยอมรับจากมุมมองของประสิทธิภาพของเครือข่าย

การคำนวณต้นทุนการส่งและจำหน่ายไฟฟ้า

ต้นทุนการส่งและจำหน่ายไฟฟ้าผ่านโครงข่าย:

ดังนั้นค่าใช้จ่ายในการส่งและจัดจำหน่ายคือ 9.2 kopecks/kWh โดยมีราคาไฟฟ้า 1 rub/kWh (นั่นคือ 3% ของภาษี) ซึ่งเป็นที่ยอมรับจากมุมมองของประสิทธิภาพของเครือข่าย

บทสรุป

ในระหว่างการพัฒนาโครงการหลักสูตรนี้ได้มีการพัฒนา ตัวเลือกที่ดีที่สุดเครือข่ายไฟฟ้า

จากหลายตัวเลือก มีการเลือกตัวเลือกเครือข่ายที่แตกต่างกันสองตัวเลือก กล่าวคือ การออกแบบเครือข่ายแบบรัศมี และการออกแบบเครือข่ายที่มีส่วนวงแหวน การคำนวณทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์ที่ดำเนินการแสดงให้เห็นว่าข้อได้เปรียบสูงสุดจากมุมมองของประสิทธิภาพการดำเนินงานคือการออกแบบเครือข่ายรัศมี

แรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายที่ออกแบบคือ 110-220 kV กำลังไฟฟ้าจ่ายจากสถานีย่อย สถานีย่อย A พื้นที่โหลดประกอบด้วยสถานีย่อยสามสถานีที่ผู้ใช้ไฟฟ้าประเภทที่หนึ่ง สอง และสามได้รับพลังงาน

มั่นใจในความน่าเชื่อถือของแหล่งจ่ายไฟโดยการวางสายไฟสองวงจรและติดตั้งหม้อแปลงสองตัวที่แต่ละสถานีย่อย สำหรับสาย 220 kV ได้เลือกส่วนรองรับเหล็กสองวงจรและส่วนรองรับคอนกรีตเสริมเหล็กสองวงจร (บนสาย 110 kV) หน้าตัดของสายไฟถูกเลือกโดยคำนึงถึงความหนาแน่นกระแสทางเศรษฐกิจ และทดสอบกระแสไฟเกินที่อนุญาต

คุณภาพ พลังงานไฟฟ้าตาม GOST 13109-97 ได้รับการรับรองด้วยความช่วยเหลือของตัวเปลี่ยนแทปโหลดที่หม้อแปลงทั้งหมดและการใช้หม้อแปลงควบคุมเชิงเส้น LTDN-40000 บนบัสแรงดันต่ำของสถานีย่อย 2 หม้อแปลงต่อไปนี้ถูกเลือกสำหรับ เครือข่าย: ATDTsTN 125000/220/110 - สำหรับสถานีย่อยโหนด

TRDN-25000/110 – สำหรับ PS1, TDN-10000/110 – สำหรับ PS3

สภาวะคงตัวคำนวณโดยใช้โปรแกรมพลังงาน เมื่อวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ได้รับ เราพบว่าเครือข่ายที่ออกแบบนั้นตรงตามข้อกำหนด

เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของการคำนวณ ได้มีการสร้างสมดุลของพลังงานแอคทีฟและพลังงานรีแอกทีฟสำหรับโหมดสูงสุดและต่ำสุด

จากผลการคำนวณทางกลของสายไฟของสายไฟ 110 kV ที่เชื่อมต่อกับ PS2 และ PS3 นั้น PB 110-8 รองรับความสูง 24.5 เมตร ระยะ 200 เมตร และความสูงถึงครอสอาร์มล่าง 14.7 เมตรด้วย เลือกใช้ฉนวนโพลีเมอร์

จากผลการคำนวณทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์ที่เราได้รับ ตัวชี้วัดต่อไปนี้เครือข่าย:

1. การลงทุนรวมของเครือข่าย TO NETWORK = 3,317,600,000 รูเบิล

2. ต้นทุนรวมสำหรับการดำเนินงานเครือข่าย I å =48236.406 พันรูเบิล/ปี

3. กำลังไฟฟ้าและการสูญเสียพลังงานในเครือข่าย DP å =2.86 MW, DE=10574.426 MW ชั่วโมง

4. ต้นทุนการส่งพลังงาน b = 9.2 kopecks/kW ชั่วโมง

5. ประสิทธิภาพเครือข่าย = 98%

จากข้อเท็จจริงที่ว่าตัวเลือกเครือข่ายไฟฟ้าที่เลือกนั้นเป็นไปตามข้อกำหนดที่วางไว้เราถือว่าเหมาะสมที่สุด

อ้างอิง

1. คู่มือการออกแบบโครงข่ายไฟฟ้า เรียบเรียงโดย ดี.แอล. ไฟบิโซวิช. – อ.: สำนักพิมพ์ NC ENAS, 2548 – 320 หน้า ป่วย.

2. กฎสำหรับการติดตั้งระบบไฟฟ้า – ฉบับที่ 7 แก้ไขใหม่ และเพิ่มเติม – อ.: Energoatomizdat, 2003. – 648 หน้า

3. ทางเลือก หม้อแปลงไฟฟ้าสถานีไฟฟ้าย่อยและ สถานประกอบการอุตสาหกรรมโดยคำนึงถึง โหลดที่อนุญาต. แนวทาง- บียา ปราขินทร์. – อิวาโนโว; สอท., 1999

4. บทช่วยสอนเพื่อนำไปปฏิบัติ งานหลักสูตร"การออกแบบโครงข่ายไฟฟ้า". A.E. Arzhannikova, T.Yu. มิงกาเลวา. – อิวาโนโว; 2014

5. แนวทางการคำนวณสภาวะคงตัวในการออกแบบโครงข่ายไฟฟ้า Bushueva O.A., Parfenycheva N.N. - อิวาโนโว: ISEU, 2004.

วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต เอฟ Polivoda นักวิจัยอาวุโส JSC ENIN ตั้งชื่อตาม จี.เอ็ม. Krzhizhanovsky", มอสโก

วิธีการคำนวณ ตัวอย่าง

ตามคำนิยาม ประสิทธิภาพของเครือข่ายทำความร้อนสัมพันธ์กับพลังงานที่มีประโยชน์ Qо ที่ผู้บริโภคได้รับจากกำลังไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิด Qо, kW

ηต =Q0/ฉี=( Qi-Ql)/Qi=1- Ql/Qi, (1) โดยที่ QL คือกำลังของการสูญเสียความร้อนบนเครือข่ายทำความร้อน, kW

ให้เราแสดงอุณหภูมิน้ำหล่อเย็นของท่อจ่ายเป็น t1 และ t1′ และค่าผกผัน - t2 และ ที2'. อุณหภูมิ t1 และ t2 ถูกวัดโดยตรงที่แหล่งความร้อน และ t1′ และ t2 ที่ผู้บริโภค ให้เราแสดงความยาวของเครือข่ายการทำความร้อนแบบสองท่อเป็น l; อุณหภูมิ สิ่งแวดล้อม- ชอบโทค; เราเขียนอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็น (โดยไม่คำนึงถึงการรั่วไหลในเครือข่าย) เป็น G ในสัญลักษณ์นี้ ส่วนประกอบ QL และ Qi สามารถแสดงผ่านความสัมพันธ์ที่ทราบได้

ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิด kW:

Qi=เฉลี่ยG.(t1- ที2) (2)

การสูญเสียความร้อนทั่วทั้งเครือข่ายการทำความร้อนทั้งหมด kW:

QL=qL.l.(1+ β), (3)

ที่ไหน β=0.2 - ค่าสัมประสิทธิ์มาตรฐาน โดยคำนึงถึงส่วนที่ไม่หุ้มฉนวนของเครือข่าย ข้อต่อ ฯลฯ qL คือฟลักซ์การสูญเสียความร้อนเชิงเส้นสำหรับท่อที่มีฉนวน W/m ในเครือข่ายแบบสองไปป์ qL ประกอบด้วยผลรวมของการไหล q1 และ ไตรมาสที่ 2 สำหรับฟีดและ ท่อส่งคืนตามลำดับ:

คิวแอล=q1+q2; (4)

q1 = (τ1-toс)/ ΣR; q2=(τ2- toс)/ΣR, (5) โดยที่ τ1 และ τ2 - อุณหภูมิเฉลี่ยของท่อจ่ายและส่งคืนของเครือข่ายทำความร้อนโดยคำนึงถึงการระบายความร้อนตามธรรมชาติระบบปฏิบัติการ:

τ1 = (t1+t1′)/2;τ2=(t2+t2′)/2 (6)

สำหรับเครือข่ายไปป์เดียว คุณสามารถใช้นิพจน์สำหรับ q1 ได้

ความต้านทานความร้อน ΣR (m.OS/W) มักจะประกอบด้วยผลรวมของส่วนประกอบพื้นฐาน:

ΣR = ริซ+R1 + R2+R3+...+Ri+...+ ร. U) โดยที่ R1 คือความต้านทานของท่อ R2 - ความต้านทานผนังของชั้นในของน้ำ R3 - ความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อมหรือดิน ฯลฯ ความต้านทานทั้งหมดนี้มักจะน้อยกว่าความต้านทานของฉนวนโพลียูรีเทนโฟมอย่างมาก:

Rจาก=(1/2πแลจาก).ln(D/d), (8)

ที่ไหน γiz=0.027-0.05 W/(m.OC) - ค่าการนำความร้อนจำเพาะของโฟมโพลียูรีเทน D – เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อหุ้มฉนวน, m; ด- เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน (ds$), m ดังนั้นเราจึงสามารถประมาณได้ ΣR = ริซ ดังนั้นสำหรับไปป์ไลน์เฉพาะ ΣR จะเป็นค่าคงที่และขึ้นอยู่กับการออกแบบไปป์ไลน์เท่านั้น

สมการดั้งเดิม (1-3) ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานในการหาสมการพื้นฐานสำหรับประสิทธิภาพของเครือข่ายการทำความร้อน เราแทนที่นิพจน์สำหรับ Qi และ QL รวมถึง qL ลงในสูตรประสิทธิภาพเครือข่ายการให้ความร้อน เรามี:

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

นิพจน์นี้ได้มาภายใต้สมมติฐานต่อไปนี้:

1. ความคงตัวของอุณหภูมิเฉลี่ยในท่อ ในความเป็นจริงอุณหภูมิลดลงแบบทวีคูณถึง t1′;

2. การสูญเสียในไปป์ไลน์ส่งคืนจะไม่ถูกนำมาพิจารณา

3. ไม่ได้คำนึงถึงความต้านทานของดิน อากาศโดยรอบ ฯลฯ

เนื่องจาก cp, ΣR, l, β เป็นค่าคงที่ และอัตราการไหลเฉลี่ยรายชั่วโมง G เป็นฟังก์ชันที่เปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ ค่าประสิทธิภาพของเครือข่ายทำความร้อนจึงสามารถเขียนได้เป็น:

ηต =1-[(τ1- ถึง)/(t1-t2)].( A/G)=1-A.∆ t/G, (10) โดยที่ A=l.(1+ β)/(avg.ΣR) - ค่าคงที่ กิโลกรัม/วินาที ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของระบบเท่านั้น หรือ "ปัจจัยของระบบ" ดังนั้นอัตราการเปลี่ยนแปลง ค่าประสิทธิภาพถูกกำหนดโดยการแปรผันของการไหลของของไหล G เพราะ ความยาวของ l ของโครงข่ายคงที่ และความจุความร้อน cp เปลี่ยนแปลงค่อนข้างน้อย

ค่า ∆t=(τ1- toс)/(t1-t2) - "ปัจจัยอุณหภูมิ" ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสภาพแวดล้อมและอุณหภูมิของน้ำในท่อเท่านั้น

ηts=f(∆t/ ก), (11)

ถ้าเป็นไปตามเงื่อนไข Aµconst

สมมติฐานที่ 1 และ 3 ให้ข้อผิดพลาดเชิงลบในสูตรประสิทธิภาพ และสมมติฐานที่ 2 ให้ข้อผิดพลาดเชิงบวก พวกเขาชดเชยซึ่งกันและกัน

ดังนั้นประสิทธิภาพของเครือข่ายทำความร้อนจึงเป็นหน้าที่ของการติดตั้ง แผนภูมิอุณหภูมิเครือข่าย เช่น 130/70 OC และต้นทุนเครือข่าย G เช่น ขึ้นอยู่กับโหมดของสมาชิกที่ใช้ความร้อน

ให้เราประเมินลักษณะของการเปลี่ยนแปลงในฟังก์ชัน ηtc ขึ้นอยู่กับพฤติกรรมของอุณหภูมิ t1, t2 และ โทค โปรดทราบว่าในโหมดการออกแบบ r^»0.9^ และการระบายความร้อนมีขนาดเล็ก ขั้นแรก ให้เรากำหนด t 1→∞ และตกลงว่า A, Gγ ค่าคงที่ ปัญหานี้เกิดขึ้นในระบบควบคุมคุณภาพ: ηtc=lim(1-[(( t1+0.9t1)/2-toс)/(t1-t2)].(A/ ช)). (12)

t1→∞ t1→∞

การขยายความไม่แน่นอนของรูปแบบ ∞/∞ ตามกฎของโลปิตาล จะได้:

ηtmax=1-0.95A/G. (13)

ค่านี้เป็นขีดจำกัดบนของประสิทธิภาพของเครือข่ายทำความร้อน โดยทั่วไปแล้วอุณหภูมิ t 1 ของสารหล่อเย็นที่สมาชิกสามารถรับได้โดยการคำนวณโดยใช้สูตร (หากไม่ทราบอุณหภูมิ t1′ ที่ผู้บริโภค):

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

ในทางปฏิบัติ กรณีที่ t1→∞ เป็นไปไม่ได้ เนื่องจากค่าสูงสุดของอุณหภูมิของน้ำโดยตรงคือไม่เกิน 150 °C (t1≤1 50 °C) ดังนั้นจึงเป็นการถูกต้องมากกว่าในการคำนวณประสิทธิภาพสูงสุดของเครือข่ายการทำความร้อนโดยใช้สูตร (10) อุณหภูมิสูงสุดน้ำในระบบทำความร้อนนี้

ที่ส่วนต่างๆ ของเครือข่ายแบบแยก ค่าของความยาวส่วน li และอัตราการไหล Gi สำหรับพวกเขามีความแตกต่างกันอย่างมาก ในกรณีนี้ A≠so แล้ว วันที่ หากคุณสนใจที่จะพึ่งพาประสิทธิภาพในส่วนต่างๆ ของเครือข่ายด้วยต้นทุนของตัวเอง ประสิทธิภาพจะต้องแสดงเป็นฟังก์ชันสามมิติ:

ηts=f(l, G, ∆t) (15)

ให้เราแก้ไขค่าใดๆ ของปัจจัยอุณหภูมิ ∆t ตัวอย่างเช่น สำหรับมอสโกที่ toc=-26 °C (ที่โหมดการออกแบบ toc=tno -

ประมาณ auto) และกำหนดการเครือข่ายทำความร้อนคือ 130/70 °C และเมื่อสารหล่อเย็นในท่อจ่ายเย็นลง 10 °C ค่า ∆t จะเป็น:

∆เสื้อ=[(130+120)/2+26]/(130-70)=2.517. จากนั้นประสิทธิภาพของส่วนโครงข่ายทำความร้อนความยาว l สามารถเขียนได้เป็น:

ηts=1-2,517k.l/G, (16)

ที่ไหน k=(1+β)/(cp. ΣR) - ค่าคงที่ของฉนวน; ถูกกำหนดโดยการออกแบบท่อความร้อนและจำนวนส่วนที่ไม่มีฉนวน (คำนึงถึงในข) ในโหมดการออกแบบที่ค่าคงที่ของตัวประกอบอุณหภูมิ ∆ t=2.517 ค่าประสิทธิภาพทั้งหมดสามารถแสดงในรูปแบบของพื้นผิวสองมิติ ηtc=f(l, G) (รูป) เส้นกำกับจะเป็นเส้น η=1 และเครื่องหมายศูนย์ η=0 เมื่อความยาวหน้าตัด l เพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพจะลดลงเป็นเส้นตรง และเมื่ออัตราการไหล G เพิ่มขึ้น การขึ้นต่อกันของชนิดไฮเปอร์โบลา ηts~1-1/ G. เห็นได้ชัดว่าส่วนที่ 1 = lpr มีความยาวสูงสุดที่แน่นอน ซึ่งประสิทธิภาพของเครือข่ายทำความร้อนมีแนวโน้มเป็นศูนย์ เพราะ ηtmin=ลิม(1- เสื้อ→∞∆เสื้อ k.l/G)→0 จากสภาวะที่ไม่เป็นลบของประสิทธิภาพ ความยาวที่จำกัด I pr สอดคล้องกับอัตราการไหลที่แน่นอน G อย่างไรก็ตาม ด้วยการเพิ่มขึ้นของอัตราการไหลของของเหลว G→∞ ประสิทธิภาพจะแตกต่างจากศูนย์อยู่แล้วเพราะ เราได้รับความไม่แน่นอนในรูปแบบ ∞/∞ ดังนั้นจึงแนะนำให้ตั้งค่าขีดจำกัดการไหลของน้ำสูงสุด Gpr ตลอดไปป์ไลน์ โดยขึ้นอยู่กับปริมาณงาน

เห็นได้ชัดว่าที่ G→0 ประสิทธิภาพของเครือข่ายทำความร้อนมีแนวโน้มเป็นศูนย์ มีจุดคงที่ของการไหลขั้นต่ำ Gmin โดยที่ ηt=0 เมื่อมีน้ำจ่ายผ่านท่อเพียงเล็กน้อย น้ำก็จะเย็นลงก่อนถึงมือผู้บริโภค

จากการวิเคราะห์นิพจน์ (10) และ (16) เราได้ข้อสรุปว่าประสิทธิภาพของเครือข่ายนั้นขึ้นอยู่กับวิธีการควบคุมเป็นอย่างมาก และไม่สามารถพึ่งพาค่าคงที่ที่แนะนำโดยมาตรฐาน SNiP เช่น 0.92 ปัจจัยด้านประสิทธิภาพได้รับอิทธิพลอย่างมากจากปัจจัยด้านอุณหภูมิและอัตราส่วน l/G

มาลองแก้กัน ปัญหาผกผัน- ขึ้นอยู่กับระดับประสิทธิภาพที่กำหนด เช่น ηt = 0.92 และปริมาณงาน Gpr (พิจารณาจากการพิจารณาการสูญเสียไฮดรอลิกในท่อ) ให้ค้นหาความยาวสูงสุดของส่วนเครือข่ายทำความร้อน lmax หากกำหนดขนาดท่อไว้

lmax=(1-ηts).Gpr/(∆t.k) (17)

สมมติว่าสำหรับท่อส่ง DN = 250 มม. ที่หุ้มด้วยโฟมโพลียูรีเทน จะมีการระบุแรงดันตกคร่อมสูงสุด Ndop = 100 ม. แบนด์วิธไปป์ไลน์ตามสูตรเชิงประจักษ์ของ E.Ya.

Gpr=8.62(rl.ρ)°,5.d2.625 (18)

สูตรนี้ถูกต้องสำหรับความหยาบสัมพัทธ์ของท่อ 0.5 มม.

สมมติว่าแรงดันตกเชิงเส้นตรง rл=80 Pa/m ซึ่งสอดคล้องกับความเร็วของน้ำในท่อ v=1.3 m/s อุณหภูมิเราถือว่าทราบจากตัวอย่างก่อนหน้านี้ พารามิเตอร์น้ำที่ อุณหภูมิเฉลี่ยในไปป์จ่าย 120 OS เท่ากับ: ρ=943 kg/m3, av=4300 kJ/(kg.OS) มารับปริมาณงานกันเถอะ:

Gpr=8.62.(80.943)0.5.0.252.625µs/วินาที

ค่าความต้านทานความร้อนและค่าคงที่ของฉนวน k โดยมีความหนา δ=0.07 ม. (70 มม.) และ แลมบ์ดา = 0.04 W/(m.OS) เท่ากับ:

ริซ=(1/2π0.04).ln[(0.25+2.0.02).0.25/ d]=1.63 m.OS/W; k=(1+0.2)/(4.3.103.1.63)=0.171.10–3กก./(m.OS)

ความยาวท่อสูงสุด:

lสูงสุด=(1-0.92).59/(2.517.0.171.10–3)=10966ม.

โปรดทราบว่าแรงดันตกในท่อไม่เกินค่าที่ระบุ เนื่องจาก:

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

หากไม่เป็นไปตามเงื่อนไขก็จำเป็นต้องลดความเร็วของน้ำในท่อลง โวลต์<1 м/с (и соответственно линейные потери rл), и вновь произвести расчет.

ความยาวจริงของไปป์ไลน์ควรลดลง 1.6-1.8 เท่า เนื่องจาก ไม่รวมที่นี่

ความต้านทานเฉพาะที่ที่เกิดจากการหมุน วาล์ว ข้อต่อ ฯลฯ

ในช่วงนอกฤดูกาล โดยใช้วิธีควบคุมเชิงปริมาณและคุณภาพ ปริมาณการใช้ G ในท่อจะลดลงอย่างมาก อุณหภูมิในท่อจ่ายก็ลดลงเช่นกัน ดังนั้น ที่ภาระความร้อน 50% Qo ของพื้นที่อยู่อาศัย (ที่อุณหภูมิภายนอก toc = -5 °C) อุณหภูมิในท่อไปข้างหน้าและท่อส่งกลับจะอยู่ที่ τ1 = 87 °C, τ2 = 49 °C ตามลำดับ ให้เราจำไว้ว่าที่ t os = -26 os ในตอนแรกคือ 130 และ 70 os! นอกจากนี้การใช้น้ำหล่อเย็น G จะลดลง 20% ในตัวอย่างของเรา: G=0.8.59=47.2 กิโลกรัม/วินาที ค่าประสิทธิภาพที่กำหนดโดยตรงจากสูตร (9) จะเป็น:

ηts=1-[(87-(-5))/(87-49)]× ×=0.9 เช่น ประสิทธิภาพเครือข่ายลดลง 2%; ปัจจัยอุณหภูมิ ∆t=2.421

เมื่อสิ้นสุดระยะเวลาการให้ความร้อน ที่อุณหภูมิภายนอก tос=+8 °С การไหลของสารหล่อเย็นจะลดลงเกือบ 5 เท่า และจะเป็น G=0.2.59=11.8 กิโลกรัม/วินาที อุณหภูมิของน้ำในท่อจะลดลงตามค่า τ1=51 ระบบปฏิบัติการ; τ2=30 ระบบปฏิบัติการ ประสิทธิภาพของระบบทำความร้อนเมื่อสิ้นสุดฤดูกาลจะเป็นดังนี้:

ηts=1-[(51-8)/(51-30)]× ×=0.67.

ดังนั้นประสิทธิภาพเครือข่ายจึงลดลง 25%!

ในระบบจ่ายความร้อนแบบรวม จะมี “การหักงอ” ในกราฟอุณหภูมิ สิ่งนี้อธิบายได้ด้วยความต้องการตาม SNiP 2.04.01-85 ที่จะต้องมีอุณหภูมิน้ำร้อนในจุดจ่ายน้ำที่ +60 °C โดยเปิดและ +50 °C ด้วยระบบทำความร้อนแบบปิด กล่าวอีกนัยหนึ่งมี "ล้น" ของที่อยู่อาศัย อุณหภูมิ τ1 ในไปป์ไลน์จ่ายจะคงที่เท่ากับ τ1 = 65 ระบบปฏิบัติการ อุณหภูมิในท่อส่งกลับ τ2=45 °C ในกรณีนี้ ปัจจัยอุณหภูมิ ∆t จะเพิ่มขึ้นเป็นค่า:

∆t=(65-8)/(65-45) = 2.85. ประสิทธิภาพของระบบรวมลดลง: η=1-2.85.10966.(1+0.2)/(4190.1 1.8.1.63)= =1-0.465=0.535

ดังนั้น การรวมการจ่ายน้ำร้อนและการทำความร้อนไว้ในระบบเดียวจึงมีประสิทธิภาพต่ำมาก ซึ่งสามารถลดลงได้เกือบ 50%

ข้อสรุป

1. ได้รับสมการพื้นฐานสำหรับการคำนวณประสิทธิภาพของเครือข่ายทำความร้อน สามารถใช้เป็นพื้นฐานได้

สำหรับการคำนวณทางวิศวกรรมประสิทธิภาพของเครือข่ายเฉพาะ

2. แสดงให้เห็นว่าค่าประสิทธิภาพแตกต่างกันอย่างมาก ในช่วงฤดูร้อน ประสิทธิภาพจะลดลง 40-50% (เมื่อสิ้นสุดฤดูกาล) เมื่อเทียบกับช่วงการออกแบบ ตัวอย่างจะได้รับ

3. เป็นที่ยอมรับว่าการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับวิธีการควบคุมและลักษณะของสมาชิกที่ใช้ความร้อน หากภาระความร้อนไม่เพียงพอ ประสิทธิภาพจะลดลงอย่างมาก ส่งผลให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่แหล่งกำเนิดมากเกินไป

วรรณกรรม

1. โซโคลอฟ อี.ยา. เครือข่ายการทำความร้อนและการทำความร้อนแบบเขต - อ.: สำนักพิมพ์ MPEI, 2543 - 472 หน้า

2. วิศวกรรมพลังงานความร้อนและวิศวกรรมเครื่องทำความร้อน คำถามทั่วไป คู่มือ / เอ็ด. A.V. Klimenko และ V.M. โซรินา. -ม.: MPEI, 1999.

3. สเตอร์แมน แอล.เอส., ลาวีจิน วี.เอ็ม., ทิชิน เอส.จี. โรงไฟฟ้าพลังความร้อนและนิวเคลียร์ - อ.: Energoatomizdat, 1995.