Zásobování teplem. Cvičení Ing. Martin NEUŽIL, Ph. D Ústav Energetiky ČVUT FS Technická Praha 6

Transkript

1 Zásobování teplem Cvičení Ing. Martin NEUŽIL, Ph. D Ústav Energetiky ČVUT FS Technická Praha 6

2 Měření tlaku (1 bar = 100 kpa = 1000 mbar) x Bar Přetlak Absolutní tlak 1 Bar Atmosférický tlak 0 Bar Dokonalé vakuum Přetlak = Absolutní tlak - Atmosférický tlak

3 Parní tabulky Přetlak páry Teplota sytosti Měrný tepelný obsah kj/kg Voda Výparné teplo vody kj/kg Pára Měrný objem Bar(g) kpa(g) C kj/kg kj/kg m 3 /kg

4 Grafické vyjádření parních tabulek p Izotermy Kritický bod Oblast přehřáté páry Voda T 2 > T 1 Křivka vroucí vody - Kondenzátní potrubí Oblast mokré páry Křivka syté Páry Parní potrubí T 2 T 1 v

5 Mollierův diagram (entalpie = tepelný obsah, entropie = míra nevratnosti tepelných dějů) 1 expanze páry na turbíně, 2 redukce tlaku páry na RV Měrná entalpie kj/kg bar 200bar 100bar 50bar 20bar 10bar 5bar 2bar x= x= o C x= o C o C Měrná entropie kj/kg 350 o C Křivka sytosti x= o C 450 o C 500 o C x= o C 50 o C 600 o C 650 o C 100 o C x= o C Zdroj: "Steam Tables in SI units" CEGB, Kreslil: D.H.Bacon 1bar 0.5bar 0.2bar 0.1bar 0.04bar 0.01bar Teplota o C Měrná entalpie kj/kg Voda při bodu varu 3 3

6 Teplárna s protitlakou turbínou (dodávka technologické páry protitlak turbíny) Elektrárna s POT: - velká spotřeba el. energie - velká spotřeba páry/tepla El. energie elektrizační soustava Pára 1,2 MPa(g) zásobování městských sítí

7 Elektrárna s kondenzační odběrovou turbínou Elektrárna s KOT: - velká spotřeba el. energie - malá spotřeba páry/tepla Horká voda 130/70 C zásobování městských sítí Chladící voda kondenzátoru okruh chladících věží Pára zásobování průmyslových odběrů

8 Elektrárna s kondenzační odběrovou turbínou Redukční a chladící stanice: - snižuje teplotu páry dle požadavku procesní technologie: - Omezení maximální teplou syté páry dle konstrukce aparátu, - Zvýšení přestupu tepla při kondenzaci syté páry, - Omezení maximální teplotou ohřívaného produktu.

9 Parovody (parní městské sítě předizolované potrubí??)

10 Parovody (parní městské sítě příklad umístění v kolektorech)

11 Výměníkové stanice (parní vytápění a příprava TV u průmyslových hal - ohřev průmyslových/procesních médií )

12 Výměníkové stanice (parní vytápění a příprava TV u obytných budov)

13 Správné spádování a odvodnění parovodu Pára Spád 1/ m Vztaženo k nejvyš. bodu potrubí Odvodňovací místa Termodynamické odvaděče kondenzátu

14 Správný návrh kalníku Pára Správně Kondenzát Odvodňovací kapsa Odvaděč kondenzátu 25/30 mm Pára Špatně

15 Správný návrh redukce potrubí Pára Správně Kondenzát Pára Špatně

16 Správná montáž armatur

17 Správný návrh parních odboček Pára Pára Kondenzát Špatně Správně

18 Správný návrh parních odboček Automatický odvzdušňovací ventil tlakově vyvážený Páteřní parní potrubí Termodynamický odvaděč kondenzátu s možností kontinuálního odkalování a konektorem pro snadné připojení Vzduch

19 Volba tlaku parovodu (dodávka technologické páry protitlak turbíny) Vysokotlaký rozvod má následující výhody: Je potřeba potrubí malého průměru, které má malý povrch a tím i tepelné ztráty. Menší investiční a montážní náklady na potrubí, armatury, podpěry potrubí, atd. Menší investiční a montážní náklady na tepelnou izolaci. Pára u konečného spotřebitele je sušší, neboť při redukci z vyššího tlaku na nižší dochází k vysušení páry. Parní kotel může být provozován na vyšším tlaku, kdy je účinnost výroby páry vyšší a rozměry kotle nižší. Tepelná kapacita parního kotle je zvýšena, což pomáhá překonat problémy spojené s proměnlivým odběrem páry, kdy velmi často dochází k přestřiku kotlové vody do parního potrubí (vodní rázy v potrubí).

20 Závislost měrný objem páry - tlak 2 1,5 Měrný objem páry (m 3 /kg) 1 0, Přetlak (bar, 1 bar = 0,1 MPa)

21 Teplota o C Závislost teplota sytosti páry - tlak Křivka sytosti páry Přetlak (bar, 1 bar = 0,1 MPa)

22 Volba průměru parovodu Vyšší investiční náklady Vyšší tepelné ztráty potrubí Vyšší množství vznikajícího kondenzátu Nižší tlak páry u odběratelů nebo Nedostatečné množství páry Nebezpečí vzniku eroze a vodního rázu

23 Jak navrhovat velikost potrubí? Parní potrubí - na základě: Rychlosti proudění Tlakové ztráty přesný výpočet Kondenzátní potrubí Zaplavené/Nezaplavené - na základě: Rychlosti proudění (vody/páry) Tlakové ztráty přesný výpočet

24 Graf dilatací pro potrubí z měkké uhlíkové oceli Rozdíl teplot K Délka potrubí (m) Dilatace potrubí (mm)

25 Jak navrhovat kompenzátory Kompenzační schopnost z neutrálního stavu (mm) Jmenovitá světlost potrubí (mm) 2W W Min. poloměr oblouku je 1.5 průměru potrubí Maximální tlak: 17 bar Maximální teplota: 260 o C Délka W (m)

26 Vzdálenost podpěr potrubí Průměr potrubí ocel/měď Vzdálenosti podpěr - vodorovné potrubí (m) Di De Uhlíková ocel Měd Uhlíková ocel Měď

27 Závěr Parovody se používají k zásobování teplem tam, kde: - jsou průmyslové odběry vyžadující procesní páru, - je potřebné přenést velký tepelný výkon malým potrubím, - je velmi členitý hornatý terén. Prameny: 1. Kadrnožka, J.: Tepelné elektrárny a teplárny, SNTL Dlouhý, T., Hrdlička, F., Kolovratník, M.: Průmyslová energetika, ČVUT Firemní materiály Spirax Sarco