НОРМИ ТА РЕЖИМИ СПОЖИВАННЯ ГАЗУ.

Задачі теплового розрахунку—це визначення теплових втрат на окремих ділянках теплопроводу і загальних втрат теплової мережі; розрахунок падіння температури теплоносія; вибір конструкції і товщини теплової ізоляції. У спеціальних розрахунках, крім того, визначають температурне поле навколо теплопроводу.

Питомі втрати теплоти у навколишнє середовище:

q = (t_т – t_н)/R,(12.12)

де t_т—температура теплоносія, °С; t_н—температура навколишнього середовища, °С;R— сумарний термічний опір.

R = R_в + R_тр + R_і + R_з. (12.13)

де R_в ,R_тр , R_і , R_з— опори тепловіддачі до внутрішньої поверхні труби, стінки труби, шару ізоляції і від зовнішньої поверхні ізоляції назовні, м·К/Вт, віднесені до одиниці довжини теплопроводу.

Опір тепловіддачі до внутрішньої поверхні одиниці довжини трубопроводу:

R_в= (12.14)

де d—внутрішній діаметр труби, м; πd—площа поверхні 1 м довжини труби; α_в— коефіцієнт тепловіддачі, Вт/м²·К). Значення α_в знаходять за формулами, наведеними у роботі [6] для умов вимушеної конвекції.

Термічний опір R_л малий порівняно до інших членів рівняння (12.13) і тому у розрахунках його не враховують.

Термічний опір шару ізоляції визначають за формулою:

R_л= (12.15)

де λ_л—теплопровідність шару, Вт/(м·К); d_1, d₂,—внутрішній та зовнішній діаметри ізоляційного шару, м.

Опір тепловіддачі від зовнішньої поверхні ізоляції у навколишнє повітряне середовище знаходять за формулою, аналогічною формулі (12.14):

R_з= (12.16)

де α_з— коефіцієнт теплообміну зовнішньої поверхні теплової ізоляції, наведений у вигляді суми двох доданків:

α_з= α_л^з+ α_к^з (12.17)

де α_л^з— коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м²·К); α_к^з—коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, Вт/(м²·К).

Значення α_л розраховують за формулою:

α_л=с (12.18)

де с—коефіцієнт випромінювання сірих тіл, Вт/(м²·К⁴), для поверхні теплопроводів, ізоляції тощо с= 4,4...5,0 Вт/(м²·К⁴); Т_н.п.—температура зовнішньої поверхні ізоляції, К; Т_н—температура навколишнього середовища, К.

Коефіцієнт теплообміну від горизонтальної труби до повітря при природній конвекції α_к^з визначають за формулою:

α_к^з=1,16 (12.19)

Для умов вимушеної конвекції, зумовленої вітром, для повітряних теплопроводів:

α_к^з=4,65υ_н^0,7/d₂^0.3 (12.20)

де υ_н— швидкість руху повітря, м/с.

Для попередніх розрахунків:

α_н=11,6+7 , (12.21)

Термічний опір внутрішньої поверхні каналуR_п.к. і стінок каналу R_с.к. обчислюють за формулами:

R_п.к.= (12.22)

R_с.к.= (12.23)

де α_п.к.—коефіцієнт тепловіддачі від повітря до внутрішніх поверхонь стінок каналу, Вт/(м²·К); П—внутрішній периметр каналу, м; δ — товщина стінок каналу, м; λ_с.к. —теплопровідність стінок каналу, Вт/ (м·К).

При тепловому розрахунку підземних теплопроводів враховують також термічний опір грунту R_гр, що визначають за формулами:

при h/d₂<2

R_гр= (12.24)

при h/d₂≥2

R_гр= (12.25)

де h — глибина закладання осі трубопроводу, м.

Теплопровідність грунту залежить від вологості, структурних характеристик і щільності грунту. Для грунтів середньої вологості при t_гр=10...40°С теплопровідність грунту знаходиться у межах 1,0...2,5 Вт/(м·К).

При безканальній прокладці однотрубної теплової мережі питомі втрати теплоти:

q= (12.26)

При виконанні теплових розрахунків слід враховувати теплові втрати колін, гнутих компенсаторів, арматури, неізольованих вентилів і засувок тощо. Ці втрати визначають в еквівалентних довжинах труби ^е того самого діаметра.

Сумарні теплові втрати теплопроводів:

Ф=q(L+L_е)=qL(1+β), (12.27)

де β= Для попередніх розрахунків можна приймати β=0,2...0,3.

Якість теплової ізоляції оцінюється її ККД:

η_із=1- (12.28)

де Ф_і, і Ф_н—теплові втрати відповідно ізольованого і неізольованого теплопроводів, Вт.

План заняття.

1. Споживачі. Норми та режими споживання газу.

2. Системи постачання природним газом.

3. Газопроводи та їх обладнання.

4. Постачання зрідженим газом.

5. Газифікація приватних будинків.

6. Газові опалювальні апарати та прилади.

Література: Б.Х.Драганов., О.Ф.Буляндра., А.В.Міщенко. “Теплоенергетичні установки і системи в сільському господарстві”. К.: “Урожай”., 1995р.

1. СПОЖИВАЧІ.

НОРМИ ТА РЕЖИМИ СПОЖИВАННЯ ГАЗУ.

У сільській місцевості газ витрачається на опалення та гаряче водопостачання житлових, адміністративних, громадських і виробничих будівель та споруд, господарські (приготування їжі та нагрівання води) і комунально-побутові (лазні, пральні, їдальні, дитячі, лікувальні та інші заклади) потреби, а також у технологічних процесах.

Найбільшими споживачами газу в сільськогосподарському виробництві є тепличні комбінати, тваринницькі та птахівницькі комплекси. Газ використовують також для сушіння зерна та інших сільськогосподарських продуктів, у майстернях (паяння, зварювання, різання металів тощо), для підігріву двигунів автомобілів та тракторів, що зберігаються на відкритих майданчиках, для ремонту асфальтових доріг, прокладання теплотрас та ін.

Систему газопостачання розраховують на максимальну годинну витрату газу. Питомі максимальні витрати газу залежать від чисельності населення та густоти житлової забудови. Для селищ (сіл) з чисельністю населення 700..2000 чоловік та густотою житлової забудови 150...960 м²/га питома максимальна витрата газу коливається в межах 0,7...1,6 м³/(год·чол), у тому числі на господарські та комунально-побутові потреби—0,1...0,16 м³/(год·чол). При відсутності гарячого водопостачання ці норми знижують на 25 %. У селах старої забудови з чисельністю населення до 500 чоловік витрата газу не перевищує 400 м³/год.

Основою для розробки системи газопостачання є сумарна величина споживання газу за рік. її визначають за чисельністю населення в селищі (селі) та нормами газоспоживання на одного мешканця. У роботі [4], за даними СНиП 2.04.08-87 наведені норми витрат газу.

Річна витрата газу V_оп, м³, на опалення житловихтагромадських будівель визначається за формулою:

V_оп= (13.1)

де а — коефіцієнт, що залежить від розрахункової зовнішньої температури (при t_з= -10 °С, а=1,45; при t_з= -20 °С, а=1,17; при t_з= -30 °С, а= 1,0; при t_з= - 40 °С, а=0,9); q_оп—питома опалювальна характеристика будівлі, кДж/(м³·год·К); t_вн—розрахункова температура повітря в приміщенні, °С; t_з.с.оп — середня температура зовнішнього повітря за опалювальний період, °С (визначається згідно СНиП 2.01.01-82); V_з—зовнішній будівельний об'єм опалюваного приміщення, м³; Z_оп— тривалість опалювального періоду, діб; Q_н—теплота згоряння газу, кДж/м³; η — коефіцієнт корисної дії опалювального пристрою (для котельних установок η= 0,8.. .0,85; для опалювальних печей η = 0,65...0,8).

Для одноповерхових будівель q_оп=2,50...2,90; для двота триповерхових q_оп=1,67...2,10; чотири- та п'ятиповерхових q_оп=1,4...1,67 кДж/(м³·год·К).

Тривалість опалювального періоду для житлових приміщень визначають як період з температурами зовнішнього повітря, що не перевищують +10 °С, а для лікувально-профілактичних та дитячих закладів +8 °С. В інших випадках Z_оп визначають згідно СНиП 2.01.01-82.

Річну витрату газу на вентиляцію V_в, м³, громадських та виробничих будівель знаходять за формулою:

V= (13.2)

де q_в— питома вентиляційна характеристика будівлі, кДж/(м³·год·К); t_з.с.в.— середня температура зовнішнього повітря для розрахунку вентиляції, °С. Для розрахунків допустимо приймати t_з.с.в.=t_з.с.оп.

Величину q_в, кДж/(м³·год·К) приймають залежно від функціонального призначення будівлі: адміністративні будівлі — 0,736; клуби, будинки культури — 0,837; магазини—0,419; поліклініки, амбулаторії—1,04; лікарні— 1,256; установи громадського харчування, гаражі—2,930; дитячі дошкільні заклади—0,42; школи—0,325. Незалежно від призначення будівлі в першому наближенні можна приймати q_в=0,83...0,8 кДж/(м³·год·К).

Річну витрату газу підприємствами комунально-побутового обслуговування приймають рівною 5 % сумарної витрати в житловій забудові.

Для визначення витрат газу на опалення житлових будівель можна користуватися даними, наведеними в табл. 13.1.

1.1. Витрата газу на 1 м² площі житлового приміщення за опалювальний період, м³.

Питома витрата газу залежить від кліматичного поясу та характеристик споживача теплоти.

Річний графік споживання газу населеним пунктом будують на основі річних графіків усіх категорій споживачів.

Сезонна нерівномірність зумовлюється, головним чином, додатковими витратами газу на опалення в холодну пору року, а також зменшенням його споживання та комунально-побутові потреби в літній період. Нерівномірність газоспоживання оцінюють коефіцієнтом нерівномірності споживання. Максимальне значення коефіцієнта добової нерівномірності газоспоживання К_д.н становить 1,25...1,3.

Рисунок 13.1. Добовий графік споживання газу.

а – г – по робочим дням; а′ - г′ - по суботам; а″ - г″ - по неділям.