Задачи к блоку 2

Рис. 43. Сечение трубы теплотрассы: 1 – стальная труба; 2 – теплоизоляция; 3 – алюминиевая фольга

1. Определить тепловые потери городской теплотрассы при температуре воды в трубе , температуре окружающей среды . Сечение трубы приведено на рис. 43.

Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы, , от поверхности трубы в окружающую среду, . Коэффициент теплопроводности стали , теплоизоляции – .

Тепловой поток в расчете на 1 м длины трубы:

,

где – поверхность теплоотдачи; – тепловое сопротивление,

.

Как видно, первыми двумя составляющими можно пренебречь, тогда

.

Кроме этого теплового потока, учтем еще поток теплоты излучения (в расчете на 1 м длины):

,

где – собственное излучение тела.

ε,

где - коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела; ε – степень черноты тела; – температура излучающей поверхности, .

В нашем случае наружная поверхность теплотрассы образуется алюминиевой фольгой, для которой ε = 0,05 Температуру поверхности фольги рассчитаем в первом приближении следующим образом. Полный температурный перепад . Доля от этого перепада, приходящаяся на теплоизоляцию, равна . Температура поверхности трубы по шкале Цельсия равна 80 – 86 = –6 ^oC; по шкале Кельвина . Тогда имеем

Суммарные потери на один метр длины теплотрассы:

Имея в виду, что на практике часто теплоизоляция снята, определим для этого случая потери.

Тепловое сопротивление . Тогда

Теплоту излучения определим, исходя из следующих соображений. Излучение будет происходить с поверхности стальной трубы при ε = 0,6. Температура поверхности трубы практически будет равна температуре воды, т.е. 80 ^oC; по шкале Кельвина .

Тогда

Суммарные потери на 1 м длины

.

Таким образом, при снятой теплоизоляции дополнительные потери, по сравнению с потерями при нормальной теплоизоляции, составят 622–42 = 580 Вт, а на один километр – 580 кВт.

Фактическое состояние теплотрасс в г. Новочеркасске таково, что суммарная длина оголенных теплотрасс составляет порядка нескольких километров. В этой связи рассчитаем потери газа на 1км оголенной теплотрассы. Теплоту сгорания газа примем 38000 кДж/м³; КПД котельной примем 0,4. Тогда объем потерянного газа на 1 км оголенной теплотрассы составит:

.

При цене газа 0,5 руб/м³ убытки в расчете на 1 км составят 494526·0,5250 тыс.руб.

2. Определить суточную потребность в угле для работы Новочеркасской ГРЭС.

Номинальная мощность – 2400 МВт; КПД=0,4; годовое число часов работы станции в приведении к номинальному режиму . Теплота сгорания угля 30 МДж/кг. 1 МВт = 1 МДж/с.

Суточная потребность в угле, кг:

где 8650 – полное число часов в году.

Количество 60-тонных вагонов/сут:

.

3. Определить потребность в угле на отопительный сезон для отопления жилого дома площадью (8×10) м², высота жилых комнат 3,5 м. Стены кирпичные, толщина 0,4 м; коэффициент теплопроводности кирпичной кладки 0,6 . Окна занимают 20% от наружной боковой поверхности дома. Полный коэффициент теплопередачи через окна принять 2 , через потолок – . Теплота сгорания угля 35000 кДж/кг. Отопительный сезон 150 сут.; температура в помещении 18 °С; расчетная наружная температура –15 °С. Потери тепла через стены:

/

Потери через окна:

Потери через потолок:

Потерями через пол пренебрегаем.

Суммарные потери:

Тепловыделения:

– электрическое освещение:
200 Вт (номинальная мощность)·0,2 (коэфф. использования) = 40Вт;

– холодильник: 150 Вт*0,5=75 Вт;

– телевизор: 150 Вт*0,2=30 Вт;

– тепловыделения жильцов дома: ,

где 0,5 – коэффициент пребывания в доме;

– кухонные газовые приборы: 500 Вт.

Суммарное тепловыделение:

Необходимая мощность системы отопления:

.

Потребность в угле:

.