Оценка температурных полей подземных теплопроводов с целью утилизации теряемой теплоты
Исследование возможности использования сопутствующего теплопроводу температурного поля в целях утилизации теплоты, неизбежно теряемой теплоносителем. Температура воздушной среды в канале. Графическое представление распределения температуры в грунте.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.05.2019 |
| Размер файла | 73,6 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/
Оценка температурных полей подземных теплопроводов с целью утилизации теряемой теплоты
Голяк С.А.
В данной работе исследуется возможность использования сопутствующего теплопроводу температурного поля в целях утилизации теплоты, неизбежно теряемой теплоносителем.
При прокладке теплопровода в грунте тепловой поток направлен от теплоносителя (через стенку трубы, тепловую изоляцию и грунт) к поверхности земли и далее в окружающую среду. То есть, теплота, неизбежно теряемая теплопроводом, нагревает прилегающий к нему грунт.
В многотрубном одноячейковом канале тепловые потоки от каждого теплопровода нагревают воздух в канале, затем общий поток от нагретого воздуха через стенки канала рассеивается в грунте. Таким образом, вокруг любого теплопровода образуется определенное температурное поле.
В данной работе исследуется возможность использования сопутствующего теплопроводу температурного поля в целях утилизации теплоты, неизбежно теряемой теплоносителем.
Для определения теплопотерь каждого теплопровода необходимо, прежде всего, определить температуру воздуха в канале.
Температуру воздушной среды в канале tв.кан определяем из уравнения теплового баланса:
.
Примем параметры теплопровода и канала, например: глубина заложения до осей трубы 1,2 м; диаметр трубы 159х 5 мм; толщина изоляции обоих теплопроводов - 60 мм; теплопроводность изоляции лиз=0,05 Вт/(м·єС); температура теплоносителя в подающем теплопроводе t1=150 єС, в обратном - t2=70 єС; температура грунта на оси заложения труб t0=5 єС; теплопроводность грунта лгр=1,7 Вт/(м·єС); теплопроводность стенок канала лканала=1,3 Вт/(м·єС); коэффициент теплообмена б=12 Вт/(м 2 ·єС); в=0,2 [1].
Подставив в уравнение теплового баланса исходные значения (предварительно рассчитав сопротивления теплопередаче R1, R2 и Rкан) и выразив из него tв.кан, получили температуру воздушной среды в канале равной 31,7 єС. теплопровод утилизация воздушный
Следующим шагом является построение температурного поля, т. е. графическое представление распределения температуры в грунте. Зная температуру в каждой конкретной точке сечения, можно оценить возможность использования нагретого грунта в полезных целях, например для поддержания требуемой температуры в каком-либо подземном или полуподземном сооружении.
Для расчета и последующего построения температурного поля использовалась следующая формула:
.
Путем создания расчетных таблиц в программе Microsoft Excel было просчитано достаточное для построения температурного поля количество точек с искомой температурой.
На рис. 1 показано сечение теплопровода и подземного гаража (наименьшие расстояние в свету от канала до ближайшего инженерного сооружения согласно СНиП 2.04.07-86* (2000) "Тепловые сети" равно 2 м) [3]. Путем построения изотерм обозначено температурное поле, возникающее вокруг канала с теплопроводами. Изотермы построены для значений температуры: 15, 12, 10, 9, 8, 7, 6 єС.
Рис. 1. Распределение теплового поля в грунте, сечение теплотрассы и подземного сооружения
Графоаналитическое построение указывает на то, что градиент температурного поля в непосредственной близости к подземному сооружению ниже, чем в массиве грунта.
Так как теплопроводность воздуха ниже, чем грунта, то теплопередача через подземное сооружение будет значительно ниже, чем через массив грунта, если бы он был на месте сооружения. То есть подземное сооружение оказывает определенный "подпор" тепловому потоку и снижает теплопотери теплопроводов.
Как видно из чертежа, ограждающая конструкция близлежащего к теплотрассе инженерного сооружения (подземного гаража) попадет в область грунта с температурой 9 єС, в то время как естественная температура грунта на данной глубине 5 єС. Таким образом, благодаря смежному расположению гаража и теплотрассы можно повысить температуру воздуха в гараже на 4 єС, или сэкономить энергию, требуемую для поддержания в нем более высокой температуры, за счет меньшей разницы требуемого и естественного ее значения.
Одновременно с этим уменьшаются затраты теплопроизводителя на подогрев теплоносителя в силу создания "подпора" тепловому потоку из теплопровода и, как следствие, меньшим теплопотерям по длине теплопровода.
Литература
1. Ионин А.А. и др. Теплоснабжение. - М.: Стройиздат, 1982.
2. Козин В.Е. и др. Теплоснабжение. - М.: Высш. школа, 1980.
3. СНиП 2.04.07-86* (2000). "Тепловые сети". - М.: Госстрой России. 1994.
4. Сикерин И.Е. Новые технологии и материалы для специальных работ // Строительство, архитектура, образование. Сборник тезисов докладов 6-ой научно-практической конференции. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2003.
5. Сикерин И.Е. Бестраншейные технологии подземного строительства // Наука. Технологии. Инновации. Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых. - Новосибирск: НГТУ, 2004.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Исследование возможности и целесообразности утилизации теплоты, отводимой кристаллизатором и роликами. Рассмотрение и характеристика основных способов получения горячей воды в кристаллизаторе и роликах при существующей геометрии охлаждаемых каналов.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 10.07.2017Теория температурных полей: пространственно-временные распределения температуры и концентрации растворов. Модель физико-химического процесса взаимодействия соляной кислоты и карбонатной составляющей скелета. Методы расчётов полей температуры и плотности.
автореферат [1,3 M], добавлен 06.07.2008Сущность нестационарных тепловых процессов. Определение распределения (поля) температуры в неограниченной пластине, мгновенно помещенной в охлаждающую жидкость с постоянной начальной температурой и количества теплоты, отданное ею, в любой момент времени.
презентация [1,1 M], добавлен 15.03.2014Задачи синтеза схемы эффективной утилизации теплоты. Теплогидравлические и геометрические характеристики схемы. Эффективность процесса утилизации. Определение класса энергетической эффективности здания. Энергосберегающие режимов работы жилого помещения.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 10.11.2014Характеристики элементов энергетической установки судна. Расчет теплового баланса главных двигателей. Определение количества теплоты, которое может быть использовано в судовой системе утилизации теплоты. Расчет потребностей в тепловой энергии на судне.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 01.11.2013Теоретическое значение максимальной температуры горения. Расчет теплоты, выделяющейся при сжигании топлива и теплоты, вносимой окислителем. Средняя изохорная массовая теплоемкость воздуха. Средняя изобарная массовая теплоемкость. Масса продуктов сгорания.
контрольная работа [29,0 K], добавлен 28.04.2016Законы распределения плотности тепловыделения. Расчет температурного поля и количества импульсов, излучаемых дуговым плазматроном, необходимого для достижения температуры плавления на поверхности неограниченного тела с учетом охлаждения материала.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 05.03.2015Обзор и анализ способов утилизации горючих отходов переработки отработавшего ядерного топлива. Исследование и оптимизация процесса плазменного горения модельных горючих водно-органических композиций. Оценка энергозатрат на процесс плазменной утилизации.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 10.01.2015Цели и методы изучения промышленной теплоэнергетики. Свойства рабочих тел и материалов, применяемых в низкотемпературной технике. Работа паровых компрессионных трансформаторов теплоты в нерасчётных условиях. Абсорбционные трансформаторы теплоты.
методичка [544,2 K], добавлен 23.09.2011Рассмотрение технологической схемы теплоутилизационной установки. Расчет печи перегрева водяного пара и котла-утилизатора. Составление теплового баланса воздухоподогревателя, определение коэффициента полезного действия и эксергетическая оценка установки.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 03.10.2014Схема нагнетательной скважины. Последовательность передачи теплоты от теплоносителя (закачиваемой воды) к горной породе. График изменения геотермической температуры по глубине скважины. Теплофизические свойства флюида, глины, цементного камня и стали.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 19.09.2012Назначение контактного водонагревателя, принцип его действия, особенности конструкции и составные элементы, их внутреннее взаимодействие. Тепловой, аэродинамический расчет контактного теплообменного аппарата. Выбор центробежного насоса, его критерии.
курсовая работа [255,1 K], добавлен 05.10.2011Расчет идеального цикла газотурбинной установки, ее тепловой и эксергетический баланс. Тепловой расчет регенератора теплоты отработавших газов. Определение среднелогарифмической разности температурного напора, действительной длины труб и генератора.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 05.10.2013Понятие и методика измерения механического эквивалента теплоты как работы, совершение которой позволяет изменить внутреннюю энергию тела на столько же, на сколько ее изменяет передача этому телу количества теплоты 1 ккал. Формирование закона Джоуля.
презентация [678,8 K], добавлен 27.01.2015Процесс превращения пара в жидкость. Расчет количества теплоты, необходимого для превращения жидкости в пар. Температура конденсации паров вещества. Конденсация насыщенных паров. Определение теплоты фазового перехода при квазистатическом процессе.
презентация [784,4 K], добавлен 25.02.2015Удельная теплоемкость - отношение теплоты, полученной единицей количества вещества, к изменению температуры. Зависимость количества теплоты от характера процесса, а теплоемкости - от условий его протекания. Термодинамические процессы с идеальным газом.
реферат [81,5 K], добавлен 25.01.2009Разработка схемы теплоутилизационного контура газотурбинного двигателя. Определение располагаемого объема тепловой энергии газов, коэффициента утилизации теплоты, расходов насыщенного и перегретого пара. Расчет абсолютной и относительной экономии топлива.
контрольная работа [443,5 K], добавлен 21.12.2013Расчет температурной зависимости концентрации электронов в полупроводнике акцепторного типа. Определение и графическое построение зависимости энергии уровня Ферми от температуры: расчет температур перехода к собственной проводимости и истощения примеси.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 15.02.2013Понятие теплового равновесия. История создания и развития термометра: Галилей, Ньютон, Фаренгейт, Цельсий. Характеристика абсолютной, реальной и термодинамической шкалы температур. Использование низких температур для превращения газов в жидкость.
реферат [19,1 K], добавлен 09.02.2011Основные шкалы измерения температуры. Максимальное и минимальное значение в условиях Земли. Температура среды обитания человека. Температурный фактор на территории Земли. Распределение температуры в различных областях тела в условиях холода и тепла.
доклад [1,0 M], добавлен 18.03.2014
