К вопросу о вентиляции камер и каналов тепловых сетей

Анализ причин, снижающих сроки эксплуатации тепловых сетей. Скорость коррозионных процессов при атмосферной и почвенной коррозии, влияние на нее метеорологических параметров. Аэродинамический расчет вентиляции. Анализ конструктивных решений вентиляции.

Рубрика Физика и энергетика
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 27.02.2017
Размер файла 43,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

К вопросу о вентиляции камер и каналов тепловых сетей

к.т.н. С.М. Воронин, НПК «Вектор», Москва

Одной из причин, снижающих сроки эксплуатации тепловых сетей, является наружная коррозия труб, которая по механизму протекания относится к электрохимической. Для протекания этого коррозионного процесса необходим контакт металлической поверхности с водой, или ее следами в присутствии кислорода воздуха. Для тепловых сетей наиболее характерны следующие виды коррозии: атмосферная - коррозия металла во влажной атмосфере тепловых каналов; почвенная - коррозия трубопроводов под слоем теплоизоляции, из-за капиллярно-пористой структуры применяемых материалов; электрокоррозия - коррозия металлов из-за блуждающих токов; коррозия в электролитах - из-за затопления участков теплотрасс. Поскольку большинство теплотрасс имеет канальную прокладку, то атмосферная и почвенная коррозии являются преобладающими, что подтверждается статистическим анализом результатов инженерной диагностики, проводимым на предприятиях «Мостеплоэнерго» с 1996 г.

Скорость коррозионных процессов при атмосферной и почвенной коррозии зависит от степени увлажнения поверхности металла, и определяется температурой и влажностью воздуха. Замеры температуры, влажности в тепловых камерах и каналах показывают, что средняя температура колеблется от 280 до 340, средняя относительная влажность от 65% до 80%. Только в 10% обследованных камер влажность не превышала 50%. Наиболее тяжелые условия наблюдаются в зимний период. В это время из-за таяния снегового покрова над теплотрассами, вызванного перепадами температуры, влага попадает в тепловые каналы. На всех обследованных объектах величина влагосодержания теплоизоляции составляла 20-30%, что увеличивает теплопотери в 2-2,5 раза. Непроветриваемая атмосфера в канале ведет к тому, что в воздухе присутствуют газы, образующиеся от распада органических веществ, что увеличивает скорость коррозии. Намокание стен и перекрытий тепловых каналов вызывает разрушение силовых элементов. Поэтому микроклимат определяет не только коррозионные процессы, в камерах и тепловых каналах, но и величину теплопотерь. Рассмотрим коррозионные процессы и условия их протекания.

Влияние метеорологических параметров на коррозионные процессы

Мокрая атмосферная коррозия проходит при наличии на поверхности металлов видимой влажной пленки. При влажности более 55-65% резко увеличивается скорость коррозии. Особенно этот вид коррозии отмечается в тепловых камерах, где удельная повреждаемость трубопроводов тепловых сетей на 1 п.м. больше, чем на остальных участках в 10-20 раз. Причина в конденсате, который образуется на холодных перекрытиях, находящихся у поверхности. Также вода через неплотности крышек люков попадает на трубопроводы, что приводит к их интенсивной коррозии. Если камеры расположены под дорогами, то на трубопроводы вместе с водой попадает и соль. Особенно активно коррозионные процессы развиваются на подающем трубопроводе, из-за более высокой температуры теплоносителя. В частности, из-за вскипания воды в пристенном слое и внутри продуктов коррозии, происходит их разрушение и проникновение воды к не прокорродированным слоям металла. тепловой коррозионный метеорологический вентиляция

Другой причиной мокрой коррозии является попадание капель воды с перекрытий на поверхности труб. В местах протечек воды, через сальниковые уплотнения задвижек, влажность воздуха составляет 100%, что при высокой температуре теплоносителя ведет к выпадению конденсата на поверхности металла и образованию видимой влажной пленки. Также мокрой атмосферной коррозии подвержены нижние участки труб, обращенные к грунту.

Влажная атмосферная коррозия протекает под тончайшим, невидимым слоем влаги электролита, образующимся вследствие конденсации при относительной влажности воздуха меньше 100%. Причиной появления влаги на поверхности является капиллярная конденсация, центрами которой являются щели между осевшими частицами пыли и поверхностью металла, поры в окисной пленке, продукты коррозии. Испарение влаги сопровождается образованием на поверхности гидрофильных соединений и солей (обычных в условиях атмосферы тепловых каналов). Их наличие вызывает конденсацию влаги уже при 70-80% относительной влажности воздуха из-за уменьшения равновесного давления насыщенного пара над поверхностью с солью.

Еще один вид коррозии - почвенная коррозия металла труб под слоем теплоизоляции. Наиболее характерным для нее является наличие язв на отдельных участках труб. Из-за попадания капели с перекрытий на поверхность тепловой изоляции, образуются участки с разной по длине трубы степенью влажности. Это вызывает неодинаковую кислородную проницаемость, т. к. скорость конвекционной и диффузионной подачи кислорода по порам, наполненным воздухом, на несколько порядков выше, чем скорость подачи кислорода по порам с жидкостью.

В общем случае, процессы тепловлагообмена в тепловых каналах можно рассматривать в двух видах: явное тепло - нагрев или охлаждение воздуха, и скрытое тепло - увеличение или уменьшение влажности воздуха. Тепловой режим в тепловых каналах определяется конвективным теплообменом между поверхностью труб теплосети, поверхностями стен каналов и почвой. Влажность воздуха зависит от влаговыделения, источниками которого являются: открытые водные поверхности, образованные из-за подтопления камер, осадков попадающих через неплотности люков, протечек через сальниковые уплотнения задвижек; смоченные поверхности стен, перекрытий и грунта, мокрая теплоизоляция, свищи.

Появление капели на перекрытиях каналов вызвано тем, что из-за испарения воды происходит насыщение воздуха влагой. Нагретый воздух от труб поднимается вверх и при температуре стен меньше температуры мокрого термометра содержащийся в воздухе пар конденсируется на стенах с образованием капели на поверхности перекрытий. Образование капели происходит над источником нагрева - трубами теплосети. Попадая на трубопровод, капли испаряются. Воздух опять насыщается и конденсируется на поверхности перекрытия. Являясь замкнутой системой, без вентиляции, количество влаги в каналах, в общем случае, не меняется. В процессе теплообмена происходит изменение энтальпии воздуха не только по высоте, ширине и длине каналов, но и по времени (нестационарный процесс), т.к. температура теплоносителя меняется в зависимости от температуры наружного воздуха.

Температура и влажность воздуха определяют влагосодержание теплоизоляции, величина которой зависит от давления насыщенного пара в слое теплоизоляции и снаружи. С изменением температуры теплоносителя, температуры и влажности воздуха в тепловых каналах это равновесие нарушается. С повышением температуры теплоносителя давление пара внутри тепловой изоляции повышается, часть влаги испаряется, насыщая воздух. С уменьшением температуры влага из воздуха переходит в теплоизоляцию. В отопительный период резкие перепады температуры наружного воздуха являются не редкостью. Это вызывает колебания температуры теплоносителя, что сопровождается поступлением «нового» воздуха в теплоизоляцию и к поверхности металла. Такому же колебанию влажности подвержены бетонные поверхности стен каналов и перекрытия.

Аэродинамический расчет вентиляции

Одним из способов снижения влажности и температуры воздуха является вентиляция каналов. Вентиляционные потоки способствуют интенсивному тепломассообмену и переносу тепла и влаги в канале. По способу движения воздуха вентиляция является системой с естественным побуждением воздуха. Расход воздуха, создаваемый вытяжками, определяется гравитационным напором, который зависит от высоты шахт, температуры воздуха в канале и на улице. Одна из шахт является приточной, вторая - вытяжной. При попадании наружного воздуха в канал по мере его продвижения он нагревается, насыщается влагой и выносится через вытяжную шахту на улицу. По мере проветривания, снижается влагосодержание и температура воздуха в каналах.

Аэродинамический расчет выполняется по схеме, приведенной на рис. 1.

Тяга, создаваемая вентиляционными шахтами, зависит от высоты и температуры воздуха и определяется в первом приближении:

, Па (1)

где: h - разность высот приточной и вытяжной шахт, м

Н - пьезометрическая высота канала, м

н, в - плотность воздуха наружного и в канале, кг/ м3.

Вентиляция каналов

Вентиляция тепловой камеры

Рис. 1. Вентиляция каналов и тепловой камеры

Потери давления:

Рп=Рпрвкан; (2)

где

Рпр = (1+2)* н* V/2 - потери давления на входе и выходе из приточной шахты, Па

1,2 - коэффициенты местных сопротивлений на входе и выходе приточной шахты

VП - скорость в приточной шахте, м/с

РВ = (+)* в* V2в/2 - потери давления на входе и выходе из вытяжной шахты, Па

, - коэффициенты местных сопротивлений на входе и выходе вытяжной шахты;

Vв - скорость в приточной шахте, м/с.

Испытания по определению коэффициента потерь на входе и выходе разработанных приточной и вытяжной шахт показывают, что величина 1 = 0,72, , 2=1., =0,92.

Потери давления в тепловом канале:

, Па

где

- коэффициент трения,

l - длина участка,

dэкв - эквивалентный диаметр,

W- скорость воздуха в канале, м/с;

Приравнивая тягу (1) потерям давления (2), определим скорость в приточной шахте:

Определяем расход воздуха

Lрас= V. fп ;

Если Lрас меньше Lтр, необходимо увеличить количество приточных шахт.

Количество удаляемой влаги можно определить как:

?G = L (dк - dп), г/ч

где: dк - влагосодержание воздуха в тепловом канале, г/м3;

dп - влагосодержание приточного воздуха, г/м3;

L - расход воздуха по каналу, м3/ч.

Наиболее эффективно процессы осушения и снижения влажности будут происходить в зимнее время, т.к. влагосодержание наружного воздуха мало. Так в зимний период средняя температура воздуха составляет -150, влажность 90%, что соответствует влагосодержанию 1,1 г/кг. При температуре в канале 300 и влажности 70% влагосодержание составляет 18,9 г/кг. Таким образом, наружный воздух нагревается и насыщается влагой, осушая поверхности каналов.

Существующие конструктивные решения вентиляции

Вентиляционные шахты устанавливаются на верхней плите перекрытия тепловых камер. Для этого пробивается отверстие и монтируется металлическая труба, основание которой бетонируется. Сверху труба имеет крышку, по бокам прорези для прохода воздуха. На данный момент существует большое количество конструкций вентиляционных шахт, которые отличаются по диаметрам и высоте труб, размерами и расположением приточных и вытяжных отверстий.

Для снижения стоимости монтажа вентиляционных шахт разработана конструкция, которая позволяет проводить их установку на люки вместо крышек, и сниматься для проведения работ в камерах и каналах. Шахта имеет узлы крепления к люку для предотвращения попадания в камеры посторонних лиц. (Рис.1).

Результаты испытаний

После установки вентиляционных шахт на участках теплотрасс проведены замеры скорости, температуры и влажности воздуха. Проведенные испытания показывают, что применение вентиляции каналов на теплотрассах позволило:

q уменьшить влажность воздуха и снизить влагосодержание в теплоизоляции,

q избавиться от капели на перекрытиях каналов и камер,

q контролировать условия в каналах (интенсивное парение указывает на наличие свища, прорыва, затопления).

Как показывает опыт эксплуатации:

q при соприкосновении исходящей струи воздуха на выходе из канала с холодной поверхностью происходит выпадение капельной влаги на поверхностях элементов конструкции тепловых камер, что требует их антикоррозионной защиты;

q вентиляция каналов, в которых часть труб и теплоизоляции находится в воде, может быть нецелесообразной. Движущийся воздух испаряет влагу с верхней части теплоизоляции, что вызывает постоянный приток аэрированной воды в теплоизоляцию и активизацию процессов коррозии из-за постоянной подачи кислорода.

Следует считать целесообразным применение таких систем на тепловых камерах, с предварительным, тщательным изучением участков теплотрасс и условий эксплуатации. Очевидно, что вентиляция каналов не является универсальным средством, которое решит все проблемы с коррозией, но ее применение при соблюдении всех строительных требований к прокладке теплотрасс, наличие дренажей, гидроизоляции каналов, антикоррозионного покрытия, станций катодной защиты позволит увеличить сроки службы трассы.

Список литературы

1. Н.Д.Томашов. Теория коррозии и защиты металлов. - Академия Наук СССР, 1959 г.

2. К.З.Ушаков, А.С.Бургаков и др. Аэрология горных предприятий. - М., Недра, 1987 г.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Подземная и надземная прокладка тепловых сетей, их пересечение с газопроводами, водопроводом и электричеством. Расстояние от строительных конструкций тепловых сетей (оболочка изоляции трубопроводов) при бесканальной прокладке до зданий и инженерных сетей.

    контрольная работа [26,4 K], добавлен 16.09.2010

  • Вывод тепловых сетей и водогрейных котельных на период летнего простоя. Пуск водогрейных котлов и тепловых сетей на зимний режим работы. Режимы оборудования ТЭЦ. Работа тепловых установок с промышленным и теплофикационным отбором пара и конденсацией.

    презентация [1,6 M], добавлен 23.07.2015

  • Определение опасности наружной коррозии трубопроводов тепловых сетей и агрессивности грунтов в полевых и лабораторных условиях. Признаки наличия блуждающих постоянных токов в земле для вновь сооружаемых трубопроводов. Катодная защита и анодное заземление.

    курсовая работа [1000,6 K], добавлен 09.11.2011

  • Описание тепловых сетей и потребителей теплоты. Определение расчетной нагрузки на отопление. Анализ основных параметров системы теплоснабжения. Расчет котлоагрегата Vitoplex 200 SX2A. Определение расчетных тепловых нагрузок на отопление зданий.

    дипломная работа [2,1 M], добавлен 20.03.2017

  • Теплотехнический расчет системы. Определение теплопотерь через ограждающие конструкции, на инфильтрацию наружного воздуха. Расчет параметров системы отопления здания, основного циркуляционного кольца системы водяного отопления и системы вентиляции.

    курсовая работа [151,7 K], добавлен 11.03.2013

  • Расчет тепловых нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Расчет температурного графика. Расчет расходов сетевой воды. Гидравлический и тепловой расчет паропровода. Расчет тепловой схемы котельной. Выбор теплообменного оборудования.

    дипломная работа [255,0 K], добавлен 04.10.2008

  • Определение коэффициента и сопротивления теплопередаче, ограждающих конструкций, мощности системы отопления. Расчет и организация воздухообмена, параметров систем воздухораспределения. Конструирование систем вентиляции. Автоматизация приточной камеры.

    дипломная работа [285,1 K], добавлен 19.09.2014

  • Методы измерения температур теплоносителя и воздуха, давления и расхода теплоносителя, уровня воды и конденсата в баках. Показывающие, самопищущие, сигнализирующие и теплоизмерительные приборы. Принципиальные схемы автоматизации узлов тепловых сетей.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 15.11.2010

  • Теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания. Учет влажности материалов при расчете теплопередачи. Определение площади поверхности и числа элементов отопительных приборов. Гидравлический расчет теплопроводов. Методика расчета вентиляции.

    курсовая работа [288,6 K], добавлен 22.11.2014

  • Разработка отопительно-производственной котельной с паровыми котлами типа ДЕ 16–14 для обеспечения теплотой систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологического теплоснабжения промышленных предприятий. Тепловые нагрузки потребителей.

    курсовая работа [624,0 K], добавлен 09.01.2013

  • Расчет тепловых нагрузок производственных и служебных зданий предприятия по укрупнённым характеристикам. Расчет необходимых расходов воды для теплоснабжения и горячего водоснабжения. Построение пьезометрического графика и выбор схемы абонентских вводов.

    курсовая работа [431,9 K], добавлен 15.11.2011

  • Выбор оборудования котельной. Расчет тепловой мощности абонентов на отопление и вентиляцию. Расчет годового теплопотребления и топлива. Гидравлический расчет тепловых сетей: расчет паропровода, водяных сетей, построение пьезометрического графика.

    курсовая работа [188,7 K], добавлен 15.09.2012

  • Расчет тепловых нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, температур сетевой воды, расходов сетевой воды. Гидравлический расчет паропровода. Принципиальная тепловая схема котельной. Расчет контактного теплообменника с активной насадкой.

    курсовая работа [198,2 K], добавлен 11.10.2008

  • Теплотехнический расчет воздухообмена, мощности систем отопления, калориферов воздушного отопления, систем вентиляции; выбор вентиляторов для приточной вентиляции. Составление и расчет тепловой схемы котельной, расхода теплоты на горячее водоснабжение.

    курсовая работа [195,8 K], добавлен 05.10.2010

  • Планировка микрорайона и трассировка тепловых сетей, тепловые нагрузки. Расчет тепловой схемы котельной, оборудование. Пьезометрический и температурный график. Гидравлический, механический расчет трубопроводов, схемы присоединения тепловых потребителей.

    курсовая работа [532,9 K], добавлен 08.09.2010

  • Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, максимального расхода сетевой воды. Гидравлический расчет тепловых сетей. Параметры насосов и их выбор. Расчет толщины теплоизоляции трубопроводов, объема подачи теплоносителя.

    курсовая работа [85,6 K], добавлен 18.10.2014

  • Электрические сети в сельской местности. Электрические нагрузки сетей. Электрификация технологических процессов в животноводстве. Подогрев воздуха в системах вентиляции, установках для создания микроклимата на животноводческих и птицеводческих фермах.

    реферат [14,6 K], добавлен 01.04.2013

  • Проведение энергетического обследования тепловых нагрузок и сетей завода, составление тепловых схем котельной в связи с предложенными проектами модернизации. Расчет внедрения турбинной установки для снижения затрат на потребление электроэнергии.

    дипломная работа [3,4 M], добавлен 18.04.2010

  • Определение расчётных тепловых нагрузок района города. Построение графиков расхода теплоты. Регулирование отпуска теплоты. Расчётные расходы теплоносителя в тепловых сетях. Гидравлический и механический расчёт водяных тепловых сетей, подбор насосов.

    курсовая работа [187,6 K], добавлен 22.05.2012

  • Тепловая схема котельной. Правила безопасности при работе с электрокотлом КЭП-14000/6,3. Расчет тепловых нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Водно-химический режим котла. Расчет температур сетевой воды. Сезонная тепловая нагрузка.

    дипломная работа [1,7 M], добавлен 25.03.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.