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间接连接系统换热器余量对热力工况的影响
李爽 赵华 赵加宁
(哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090)
摘 要：建立了间接连接供热系统供回水温度、相对质量流量随室外温度变化的数学模型。结合实例,分析了换热器余量对一、二级管网热力工况的影响。
关键词：间接连接; 供热系统; 换热器; 热力工况
中图分类号：TU995 文献标识码：A 文章编号：1000-4416(2010)05-0A11-03
我国供热现状为供热规模大及城市供热建筑集中密集,多采用热力站间接连接供热系统[1]。热力站中最主要的设备是换热器,换热器的容量通常根据设计计算得出,设计时出于对热网可靠性的保证,要求换热器一般不少于2台,其中一台出现故障停止工作时,其他换热器应能满足总负荷的70%[2],因此换热器的选型存在一定的余量。本文对间接连接供热系统换热器余量对热力工况的影响进行探讨。
1 热力工况数学模型
为模拟间接连接供热系统运行的热力工况,建立稳定运行工况下间接连接供热系统的热力工况数学模型。数学模型基于一级管网输送的热量、换热器的换热量、二级管网得到的热量三者相等建立,为了使计算准确,本文采用对数平均温差[3]。供回水温度及相对质量流量随着室外温度变化的数学模型为[4]:
2 工程实例
① 换热器选型
板式换热器相关设计参数见表1。
二级管网采用质调节,当换热器存在余量时,为使二级管网用户不受影响,保证二级管网供水温度随室外温度变化为质调节规律不变,分析一级管网分别采用质调节、分阶段改变流量的质调节时的热力工况。在热网运行调节过程中,板式换热器的传热系数随着两侧冷热流体流速变化而变化。冷热流体流速对传热系数的影响见图1。
② 一级管网采用质调节
一二级管网均采用质调节,qm, 1=qm, 2=1,一二级管网流量均不随室外温度变化,室外温度变化时,调节供水温度来满足供热要求。换热器无余量时(β=0)一二级管网的水温调节曲线见图2。
当换热器存在余量时(β>0),qm, 1保持不变。为保证二级管网用户供水温度不受换热器余量的影响,ts, 2、tr, 2保持换热器无余量时的水温调节曲线,换热器存在余量时(β=0. 2、0. 4)一级管网水温调节曲线见图3。由图3可知,当换热器存在余量时,一级管网供回水温度比换热器无余量时有所降低,供回水温差几乎不变,换热器余量越大,供回水温度降低幅度越大。
换热器存在余量时(β=0. 2、0. 4),一级管网供水温度仍保持β=0状态下的水温调节曲线,一级管网回水水温调节曲线见图4。由图4可知,一级管网回水温度比换热器无余量时有所降低,供回水温差增大。一级管网流量减小,由计算得出:当β=0. 2时,一级管网流量减小为原来的93. 4%;当β=0. 4时,一级管网流量减小为原来的89. 8%。由此可见,换热器余量越大,回水温度降低幅度越大,供回水温差越大,一级管网流量减小幅度也越大,此时仍能保证二级管网用户不受换热器余量的影响。
当换热器存在余量时(β>0),一级管网流量仍按照换热器无余量时(β=0)的流量调节曲线。为保证二级管网用户供水温度不受影响,ts, 2、tr, 2保持换热器无余量时(β=0)的水温调节曲线,换热器存在余量时(β=0. 2、0. 4)一级管网水温调节曲线见图6。由图6可知,一级管网供回水温度在各个阶段均降低,供回水温差几乎不变。换热器余量越大,供回水温度降低幅度越大。
换热器存在余量时(β=0. 2、0. 4),一级管网供水温度仍保持β=0状态下的水温调节曲线,一级管网回水水温调节曲线见图7。当β=0、0. 2、0. 4时,一级管网的流量调节曲线见图8。
由图7、8可知,一级管网回水温度比换热器无余量时有所降低,一级管网相对质量流量比换热器 无余量时有所减小。当室外温度升至第3阶段时,一级管网回水温度比换热器无余量时降低很小。换热器余量越大,一级管网回水温度越低,一级管网相对质量流量在各阶段减小幅度也越大。
3 结论
为保证二级管网用户不受换热器余量的影响,一级管网流量按照换热器无余量时(β=0)的流量调节曲线运行,一级管网供水温可适当降低,二级管网供水温度仍能满足要求。当一级管网按照换热器无余量时(β=0)的供水水温调节曲线运行,当一级管网采用质调节,换热器的余量分别为20%、40%时,流量可减小为原来的93. 4%、89. 8%;当一级管网采用分阶段改变流量的质调节时,流量减小幅度随着室外温度的升高分阶段减小,此时二级管网的供水温度能满足要求。
参考文献:
[1] 盛晓文.寒区热力站最佳供热规模的确定[J].低温建筑技术, 2003, (4): 77-78.
[2] CJJ 34—2002,城市热力网设计规范[S].
[3] 涂光备.供热计量技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2003.
[4] 贺平,孙刚.供热工程(第3版)[M].北京:中国建筑工业出版社, 1993.
作者简介:李爽(1981- ),女,山东寿章人,博士生,主要从事供热系统动态工况和系统水力平衡研究。
E-mail:lishuang1006@ 126. com
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