Розділ 17. Транспортування І споживання теплової та електричної енергії icon

Розділ 17. Транспортування І споживання теплової та електричної енергії




Скачати 134.69 Kb.
НазваРозділ 17. Транспортування І споживання теплової та електричної енергії
Дата25.06.2012
Розмір134.69 Kb.
ТипДокументи





Розділ 17.Транспортування і споживання теплової та електричної енергії



Основні споживачі теплової енергії


Системи теплопостачання


Теплові мережі


Електроенергетичні системи та електричні мережі


Контрольні запитання




17.1. Основні споживачі теплової енергії


Основними споживачами теплової енергії є промислові підприємства і житлово-комунальне господарство. Для більшості виробничих споживачів потрібна теплова енергія у вигляді пари (насиченої чи перегрітої) або гарячої води. Наприклад, для силових агрегатів, що мають як привод парові машини або турбіни (парові молоти і преси, кувальні машини, турбонасоси, турбокомпресори та ін.), необхідна пара тиском 0,8-3,5 МПа перегріта до 250-450°С.

Для технологічних апаратів і пристроїв (різного роду підігрівники, сушарки, випарні апарати, хімічні реактори) переважно потрібна насичена чи слабко перегріта пара тиском 0,3-0,8 МПа і вода з температурою 150°С.

У житлово-комунальному господарстві основними споживачами теплоти є системи опалення і вентиляції житлових і громадських будинків, системи гарячого водопостачання і кондиціонування повітря. У житлових і громадських будинках температура поверхні опалювальних приладів відповідно до вимог санітарно-гігієнічних норм не повинна перевищувати 95°С, а температура води в кранах гарячого водопостачання має бути не нижче 50-600С у відповідності з вимогами комфортності і не вище 70°С - за нормами техніки безпеки. У зв'язку з цим у системах опалення, вентиляції і гарячого водопостачання в якості теплоносія застосовується гаряча вода.



^ 17.2.Системи теплопостачання


Системою теплопостачання називається комплекс пристроїв для вироблення, транспортування і використання теплоти.

Теплопостачання споживачів (систем опалення, вентиляції, гарячого водопостачання і технологічних процесів) складається з трьох взаємозалежних процесів: передача теплоти теплоносію, транспорту теплоносія і використання його теплового потенціалу. Системи теплопостачання класифікуються по наступним основним ознакам: потужності, виду джерела теплоти і теплоносія. По потужності системи теплопостачання характеризуються дальністю передачі теплоти і кількістю споживачів і можуть бути місцевими, децентралізованими та централізованими.

^ Місцеві системи теплопостачання - це системи, у яких три основних ланки об'єднані і знаходяться в одному чи суміжних приміщеннях. При цьому одержання теплоти і передача її повітрю приміщень об'єднані в одному пристрої і розташовані в опалювальних приміщеннях .

^ Централізовані системи теплопостачання - системи, у яких від одного джерела подається теплота для багатьох приміщень. По виду джерела теплоти розділяють на районне теплопостачання і теплофікацію. В районному теплопостачанні джерелом теплоти служить районна котельня, при теплофікації – ТЕЦ. Теплоносій одержує теплоту в районній котельні (чи ТЕЦ) і по зовнішним трубопроводам, тепловим мережам надходить у системи опалення, вентиляції промислових, суспільних і житлових будинків. У нагрівальних приладах, розташованих усередині будинків, теплоносій віддає частину акумульованої в ньому теплоти і по спеціальним трубопроводам відводиться назад до джерела теплоти.

Теплоносій - середовище, що передає теплоту від джерела до нагрівальних приладів систем опалення, вентиляції і гарячого водопостачання. По виду теплоносія системи теплопостачання поділяються на дві групи - водяні і парові. У водяних системах теплопостачання теплоносієм служить вода, у парових - пара. Для міст і житлових районів використовують водяні системи теплопостачання. Пару застосовують на промислових площадках для технологічних цілей.

Системи водяних теплопроводів бувають одно - й двотрубними (в окремих випадках багатотрубними). Найбільш розповсюдженою є двотрубна система теплопостачання (по одній трубі гаряча вода подається споживачу, по , зворотній, охолоджена вода повертається на ТЕЦ чи в котельню). Розрізняють відкриту і закриту системи теплопостачання. У відкритій системі здійснюється "безпосередній водоразбір", тобто гаряча вода з мережі, яка її подає, розбирається споживачами для господарських, санітарно-гігієнічних нестатків. При повному використанні гарячої води може бути застосована однотрубна система. Для закритої системи характерно майже повне повернення мережної води на ТЕЦ (чи районну котельню). Місце приєднання споживачів тепла до теплопровідної мережі називається абонентським введенням.

До теплоносіїв систем централізованого теплопостачання ставлять відповідні санітарно-гігієнічні вимоги (теплоносій не повинен погіршувати санітарні умови в закритих приміщеннях - середня температура поверхні нагрівальних приладів не може перевищувати 70-80°С), техніко-економічні (вартість транспортних трубопроводів повинна бути найменшою, маса нагрівальних приладів – малою, витрата палива для нагрівання приміщень - мінімальна) і експлуатаційні вимоги (можливість центрального регулювання тепловіддачі систем споживання в зв'язку із змінними температурами зовнішнього повітря).

Параметри теплоносіїв - температура і тиск. Замість тиску на практиці експлуатації використовується напір Н. Напір і тиск зв'язані залежністю - , де Н — напір, м; Р — тиск, Па; ? — щільність теплоносія, кг/м3; g — прискорення вільного падіння, м /с2.

Потужність теплового потоку Q (кВт), що віддається водою, характеризується формулою Q = , де G – масова витрата води через систему теплопостачання, кг/с ; ср- питома теплоємність води (ср = 4,19 кДж/кг К); t1 - температура води після джерела теплоти до системи споживання; t2 - температура води після системи споживання до джерела теплоти.

В сучасних системах теплопостачання застосовують наступні значення температур води: t1 = 105°С (95°С), t2 = 70°С - в системах опалення житлових і суспільних будинків; t1 = 150°С, t2 - 70°С - в системах централізованого теплопостачання від котельні чи ТЕЦ, а також у системах опалення промислових будинків.


^ 17.3 Теплові мережі

Основними елементами теплових мереж є трубопровід, що складається зі сталевих труб, з'єднаних між собою за допомогою зварювання, ізоляційної конструкції, призначеної для захисту трубопроводу від зовнішньої корозії і теплових витрат, і несучої конструкції, що сприймає вагу трубопроводу і зусилля, які виникають при його експлуатації.

Найбільш відповідальними елементами є труби, які повинні бути досить міцними і герметичними при максимальних тисках і температурах теплоносія, мати низький коефіцієнт температурних деформацій, малу шорсткість внутрішньої поверхні, антикорозійну стійкість, високий термічний опір стінок, для збереження теплоти, незмінність властивостей матеріалу при тривалому впливі високих температур і тисків.

Теоретичні основи й загальні питання вибору теплової ізоляції розглянуто раніше. Тому нижче наведені найбільш важливі особливості їх застосування.

Теплова ізоляція накладається на трубопроводи для зниження втрат теплоти при його транспортуванні. Витрати теплоти знижуються при надземній прокладці в 10-15 разів, а при підземної - у 3-5 разів у порівнянні з неізольованими трубопроводами. Теплова ізоляція повинна мати достатню механічну міцність, довговічність, стійкість проти зволоження (гідрофобність), не створювати умов для виникнення корозії і при цьому бути дешевою. Вона представлена наступними конструкціями: сегментною, обгортковою, набивною, литою і мастичною. Вибір ізоляційної конструкції залежить від способу прокладки теплопроводу.

Сегментну ізоляцію виготовляють з раніше зроблених формованих сегментів різної форми, які накладають на трубопровід, обв'язуються дротом, а покривають зовні азбестоцементною штукатуркою. Сегменти виготовляються з пінобетону, мінеральної вати, газоскла та ін. Обгорткова ізоляція виконується з мінеральної повсті, азбестового термоізоляційного шнура, алюмінієвої фольги й азбестових листових матеріалів. Зазначеними матеріалами покривають труби в один чи кілька шарів і кріплять бандажами зі смугового металу. Обгорткові ізоляційні матеріали використовують в основному для ізоляції арматури, компенсаторів, фланцевих з'єднань. Набивна ізоляція застосовується у виді чохлів, оболонок, сіток із заповненням порошкоподібними сипучими і волокнистими матеріалами.

Для набивання застосовується мінеральна вата, пінобетонна крихта й інше. Лита ізоляція використовується при прокладках трубопроводів у непрохідних каналах і безканальних прокладках. В якості ізоляції використовується пінобетон. Мастична ізоляція застосовується тільки при ремонті теплових мереж, прокладених в приміщеннях чи в прохідних каналах. Ізоляція з мастики накладається шарами по 10-15 мм на гарячий трубопровід по мірі висихання попередніх шарів. В якості матеріалу застосовується совеліт, вулканіт і інше.

Температура на поверхні ізоляційної конструкції не повинна бути вище 60°С. Товщину шарової ізоляції визначають на основі розрахунків. Існує поняття критичного діаметра ізоляції, при якому теплові втрати мінімальні, , де — коефіцієнт теплопровідності ізоляційного матеріалу, Вт/мК; - коефіцієнт тепловіддачі від поверхні ізоляції до навколишнього середовища, Вт/м2К.

З сучасних матеріалів відзначимо ізоляційні будматеріали на основі мінеральних ват, які одержують з базальтових порід при температурі близько 1500°С. Утворення волокон відбувається шляхом центрифугування розплавленої сировини при великій швидкості обертання дисків. Одночасно додаються зв'язувальні речовини й олія. Волокна міцно утримують повітря, яке є відмінним ізолятором. Високі пожежотехнічні властивості й прекрасні механічні параметри вигідно відрізняють таку мінеральну вату від інших огороджуючих конструкцій. Ізоляційні мінеральні вати поглинають похідні фреону, що вразливо діє на озоновий шар.

Прокладка трубопроводів здійснюється над землею, на землі і під землею. Надземна прокладка застосовується при високому рівні ґрунтових і зовнішніх вод, на території промислових підприємств, при перетинанні ярів, рік, багатоколійних залізничних колій. При підземній прокладці трубопроводи розміщаються або безпосередньо в ґрунті (безканальна прокладка), або в непрохідних, напівпрохідних і прохідних каналах.

^ Безканальна прокладка трубопроводів. Існуючі конструкції можна розділити на три групи - у монолітних оболонках, засипні й литі.

Трубопроводи в монолітних оболонках – в якості ізоляції використовуються битумперлит, битумкерамзит та інші матеріали на бітумному в'язкому. Недоліком таких трубопроводів є необхідність ізоляції стиків.

^ Безканальні засипні трубопроводи - виготовлення ізоляційного шару робиться на трасі трубопроводу: труби засипають асфальтоізолом, нагрівають до 140-150°С і витримують при цій температурі. У результаті виходить тришарова ізоляція - перший шар щільний з розплавленого асфальтоізолу, другий - спечений з пористою структурою, третій - зовнішній з неспеченого порошку.

^ Литі безканальні трубопроводи - трубопроводи, попередньо покриті захисним антикорозійним шаром (асфальтовою мастикою), монтуються в траншеї і заливаються рідкою пінобетонною масою. Після затвердіння засипаються ґрунтом. Максимальний діаметр трубопроводу при безканальній прокладці не перевищує 800-900 мм.

У канальних трубопроводах канали споруджують зі збірних залізобетонних елементів. ^ Основна перевага прохідних каналів полягає в можливості доступу до трубопроводу, його ревізії і ремонту без розкриття ґрунту. Прохідні канали (колектори) споруджують при наявності великого числа трубопроводів. Обладнують іншими підземними комунікаціями - електрокабелями, водопроводом, газопроводом, телефонними кабелями, вентиляцією, електроосвітленням низької напруги.

^ Напівпрохідні канали застосовують при прокладці невеликого числа труб (2-4) у тих місцях, де за умовами експлуатації неприпустиме розкриття ґрунту, і при прокладці трубопроводів великих діаметрів (800-1400 мм).

Ізоляцію трубопроводів у прохідних і напівпрохідних каналах роблять наступним способом: зовнішня поверхня покривається антикорозійним шаром (емаль, ізол, брізол і т. і.), поверх основного накладається теплоізоляційний шар - шкарлупи з мінеральної вати, армовані сталевою сіткою, потім азбестоцементні футляри, закріплені сталевими бандажами на трубопроводі.

Непрохідні канали виготовляють з уніфікованих залізобетонних елементів. Вони являють собою коритоподібний лоток з перекриттям зі збірних залізобетонних плит. Зовнішню поверхню стін лотка покривають руберойдом на бітумній мастиці. Ізоляція - антикорозійний захисний шар, теплоізоляційний шар (мінеральна вата чи піноскло), захисне механічне покриття у вигляді металевої сітки чи дроту, зверху - шар азбестоцементної штукатурки.


^ 17.4. Електроенергетичні системи й електричні мережі


Електрична частина електростанції містить в собі різноманітне основне і допоміжне устаткування.

До основного устаткування, призначеного для виробництва і розподілу електроенергії, відносяться:

  • синхронні генератори, що виробляють електроенергію (на ТЕС - турбогенератори);

  • збірні шини, призначені для прийому електроенергії від генераторів і розподілу її до споживачів;

  • комутаційні апарати-вимикачі, призначені для включення і відключення ланцюгів у нормальних і аварійних умовах, і роз'єднувачі, призначені для зняття напруги з знеструмлених частин електроустановок і для створення видимого розриву ланцюга;

  • електроприймачі власних потреб (насоси, вентилятори, аварійне електричне висвітлення і т.д.).

^ Допоміжне устаткування призначено для виконання функцій виміру, сигналізації, захисти й автоматики і т.д.

Енергетична система (енергосистема) складається з електричних станцій, електричних мереж і споживачів електроенергії, з'єднаних між собою і зв'язаних спільністю режиму в безупинному процесі виробництва, розподілу і споживання електричної і теплової енергії при загальному керуванні цим режимом.

^ Електроенергетична (електрична) система - це сукупність електричних частин електростанцій, електричних мереж і споживачів електроенергії, зв'язаних спільністю режиму і безперервністю процесу виробництва, розподілу і споживання електроенергії.

^ Електрична система - частина енергосистеми, за винятком теплових мереж і теплових споживачів.

Електрична мережа - сукупність електроустановок для розподілу електричної енергії, складається з підстанцій, розподільних пристроїв, повітряних і кабельних ліній електропередачі. По електричній мережі здійснюється розподіл електроенергії від електростанцій до споживачів.

^ Лінія електропередачі – повітряна чи кабельна мережа, призначена для передачі електроенергії.

Застосовують стандартні номінальні напруги трифазного струму частотою 50 Гц у діапазоні 0,38, 6 -750 кВ, для генераторів - номінальна напруга 3-21 кВ.

Передача електроенергії від електростанцій по лініях електропередачі здійснюється при напругах 110-750 кВ, тобто значно перевищуючі напругу генераторів. Електричні підстанції застосовуються для перетворення електроенергії однієї напруги в електроенергію іншої.

^ Електрична підстанція - це електроустановка, призначена для перетворення та розподілу електричної енергії. Підстанції складаються з трансформаторів, збірних шин і комутаційних апаратів, а також допоміжного устаткування: пристроїв релейного захисту й автоматики, вимірювальних приладів. Підстанції призначені для зв'язку генераторів і споживачів з лініями електропередачі.

Класифікація електричних мереж може здійснюватися за родом струму, номінальною напругою, виконуваними функціями, характером споживача, конфігурацією схеми мережі. По роду струму розрізняються мережі змінного і постійного струму; по напрузі: надвисокої напруги (Ụ ном > 330 кВ), високої напруги U ном = 3-220 кВ, низької напруги (Uном< 1 кВ). За конфігурацією схеми мережі поділяються на замкнуті й розімкнуті

За виконуваними функціями розрізняються системоутворюючі, живильні та розподільчі мережі. Системоутворюючі мережі напругою 330-1150 кВ здійснюють функції формування об'єднаних енергосистем, що включають потужні електростанції, забезпечують їх функціонування як єдиного об'єкта керування та передачу електроенергії. Вони здійснюють системні зв'язки, тобто зв'язки між енергосистемами дуже великої довжини. Режимом системоутворюючих мереж керує диспетчер об'єднаного диспетчерського керування, в який входить кілька районних енергосистем - районних енергетичних управлінь.

^ Живильні мережі призначені для передачі електроенергії від підстанцій системоутворюючій мережі і частково від шин 110-220 кВ електростанцій до центрів живлення розподільних мереж - районним підстанціям. Живильні мережі звичайно замкнуті. Як правило, напруга цих мереж складає 110-220 кВ, по мірі росту щільності навантажень, потужності станцій і довжини електричних мереж напруга іноді досягає 330-500 кВ.

^ Районна підстанція звичайно має вищу напругу 110-220 кВ і нижчу напругу 6-35 кВ. На цій підстанції встановлюють трансформатори, що дозволяють регулювати під навантаженням напругу на шинах нижчої напруги.

^ Розподільча мережа призначена для передачі електроенергії на невеликі відстані від шин нижчої напруги районних підстанцій до промислових, міських, сільських споживачів. Такі розподільчі мережі звичайно розімкнуті. Розрізняють розподільчі мережі високого (U ном > 1кВ) і низького (Uном< 1 кВ) напруги. У свою чергу, по характеру споживача розподільчі мережі підрозділяються на мережі промислового, міського і сільськогосподарського призначення. Переважне поширення в розподільних мережах має напруга 10 кВ. Мережі 6 кВ .застосовуються при наявності на підприємствах значного навантаження електродвигунів з номінальною напругою 6 кВ. Напруга 35 кВ широко використовується для створення центрів живлення мереж 6 і 10 кВ, в основному, в сільській місцевості.

Для електропостачання великих промислових підприємств і великих міст здійснюється глибоке уведення високої напруги, тобто спорудження підстанцій з первинною напругою 110-500 кВ поблизу центрів навантажень. Мережі внутрішнього електропостачання великих міст - це мережі 110 кВ, в окремих випадках до них відносяться глибокі введення 220/10 кВ. Мережі сільськогосподарського призначення в даний час виконують на напругу 0,4- 110 кВ.

Повітряні лінії електропередач призначені для передачі електроенергії на відстань по проводах. Їх основними конструктивними елементами є проводи (служать для передачі електроенергії), троси (служать для захисту ПЛ від грозових перенапруг), опори (підтримують проводи і троси на визначній висоті), ізолятори (ізолюють провід від опори), лінійна арматура (за її допомогою дроти закріплюються на ізоляторах, а ізолятори на опорах).

Найбільш розповсюджені проводи - алюмінієві, сталеалюмінієві, а також зі сплавів алюмінію. Силові кабелі складаються з однієї чи декількох струмопровідних жил, відділених одна від одної і від землі ізоляцією. Струмопровідні жили - з алюмінію однодротові (перерізом до 16 мм2) чи багатодротові. Кабель з мідними жилами застосовують у вибухонебезпечних приміщеннях.

Ізоляція виконується зі спеціальною просоченою мінеральною олією кабельного паперу, що накладається у вигляді стрічок на струмопровідні жили, а також може бути гумовою чи поліетиленовою. Захисні оболонки, що накладаються поверх ізоляції для запобігання її від вологи і повітря, бувають свинцевими, алюмінієвими чи полівінілхлоридними. Для захисту від механічних ушкоджень передбачена броня зі сталевих стрічок чи дротів. Між оболонкою і бронею - внутрішні і зовнішні захисні покриви. Внутрішній захисний покрив (подушка під бронею) - джутовий прошарок з бавовняної просоченої пряжі чи з кабельного сульфатного папера. Зовнішній захисний покрив - із джуту, покритого антикорозійним складом.

Істотну частину в споживанні електроенергії складають втрати в мережах (7-9 %).


Контрольні запитання

  1. Основні споживачі теплової енергії.

  2. Класифікація систем теплопостачання.

  3. Теплові мережі. Особливості прокладки трубопроводів.

  4. Устаткування електроенергетичних мереж.

  5. Класифікація електричних мереж.







Схожі:

Розділ 17. Транспортування І споживання теплової та електричної енергії iconЧастина IV. Системи одержання теплової та електричної енергії
Одним з найбільш досконалих видів енергії є електроенергія, широке використання якої обумовлене наступними можливостями
Розділ 17. Транспортування І споживання теплової та електричної енергії iconРозділ 10. Органічне паливо І його використання в енергетиці
У всьому світі понад 80 теплової та електричної енергії одержують, спалюючи викопне органічне паливо І перетворюючи його хімічну...
Розділ 17. Транспортування І споживання теплової та електричної енергії iconПерелік питаннь для
Застосування біомаси й твердих побутових відходів для виробництва електричної й теплової енергії
Розділ 17. Транспортування І споживання теплової та електричної енергії iconПерелік питаннь для підсумкового контролю
Застосування біомаси й твердих побутових відходів для виробництва електричної й теплової енергії
Розділ 17. Транспортування І споживання теплової та електричної енергії iconЗмістовий модуль 2 трансформатори І електричні машини
Трансформатори і електричні машини належать до пристроїв, у яких здійснюється перетворення енергії: у трансформаторах електричної...
Розділ 17. Транспортування І споживання теплової та електричної енергії iconНе менше значення рівень метрологічного забезпечення має для правильного кількісного обліку як підґрунтя економіки, скорочення втрат матеріальних цінностей, електричної І теплової енергії, нафтопродуктів, газу І т.І
Особливе значення питання метрологічного забезпечення здобувають у зв'язку з необхідністю вести контроль безпосередньо в потоці в...
Розділ 17. Транспортування І споживання теплової та електричної енергії iconПовідомленн я про зміну тарифів на виробництво, транспортування та постачання теплової енергії для споживачів Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
У зв’язку з прийняттям рішення виконавчим комітетом Дніпропетровської міської ради від 25. 12. 2012 №1890, доводимо до відома споживачів...
Розділ 17. Транспортування І споживання теплової та електричної енергії iconМетодичні вказівки «Визначення втрат електричної енергії при енергетичному обстеженні підприємств» до дипломного проектування з спеціальності 000008«Енергетичний менеджмент» для студентів усіх форм навчання
«Визначення втрат електричної енергії при енергетичному обстеженні підприємств» до дипломного проектування
Розділ 17. Транспортування І споживання теплової та електричної енергії iconПовідомленн я про намір здійснити зміну діючих тарифів на виробництво, транспортування та постачання теплової енергії для власних потреб, населення та інших споживачів Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В.
Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Розділ 17. Транспортування І споживання теплової та електричної енергії iconК. В. Ягуп комп’ютерне моделювання перехідних та усталених процесів в перетворювачах електричної енергії
Комп’ютерне моделювання перехідних та усталених процесів в перетворювачах електричної енергії: монографія (російською мовою) / Укл.:...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи