W47. Суточное изменение температуры воды в теплопроводах

Новое решение с учетом суточных колебаний температуры воздуха, применимое для теплопроводов.
Автор – В. В. Савенко.
Дата публикации – 28.12.2021.

В дополнение к рассмотренному ранее  изложены известные модели переноса теплоты в теплопроводах и показаны их недостатки. Из рассмотренных ранее и в данной статье моделей наиболее обоснованной представляется модель из [11].

Используемое в [11] диффуравнение соответствует теории переноса теплоты. Из уравнения исключено одно слагаемое, что не вызывает возражений. В уравнение внесена переменная в течение года температура грунта, которую считают зависящей от глубины заложения трубопровода. По решению находят распределение температуры нефтепродуктов по длине трубопровода и времени транспортирования. При расчетах определяют потери теплоты от нефтепродукта в грунт, для чего используют формулу Форхгеймера. Для подземного нефтепровода без теплоизоляции названную формулу, наверно, можно использовать. Но ее применение для тепловых сетей связано с неопределенной погрешностью. Поэтому общий подход к решению задачи может быть использован и для тепловых сетей, но решение требует пересмотра и, очевидно, корректировки.

Потребность в таких решениях применительно к тепловым сетям имеется. Наибольший интерес представляет, пожалуй, возможность учета нестационарности процессов, связанной с изменением температуры окружающей среды в течение суток. Без таких расчетов трудно рассчитывать на обеспечение рационального режима регулирования отпуска теплоты.

Приведено решение такой задачи для надземного теплопровода.

Исходным является известное одномерное диффуравнение переноса теплоты. Принято, что температура атмосферного воздуха изменяется в течение суток по гармоническому закону, температура воды на входе в теплопровод является неизменной. Уравнение решено с помощью преобразований Лапласа. Подробно рассмотрено получение решения в изображениях с последующим преобразованием в оригинал.

Полученное решение позволяет моделировать различные ситуации по отпуску теплоты потребителям с учетом изменения потерь теплоты и снижения температуры воды по длине теплопроводов.

На рисунке показан пример графиков изменения температуры воды по длине теплопровода в разное время суток для одного из направлений тепловой сети, в котором имеется 11 участков с трубопроводами разных диаметров.изменение температуры воды по длине теплопроводов

Как показывают расчеты, при нормативной толщине теплоизоляции на начальных участках снижение температуры воды практически незаметно, как и при неизменной температуре воздуха. С удалением от входа в теплопровод снижение температуры воды увеличивается. Одновременно с этим происходит “раскачивание” амплитуды колебаний температуры с наибольшим ее увеличением в конце теплопровода. В результате на входе к потребителям будет не только наименьшая температура воды, но и наибольшая амплитуда ее колебаний в течение суток.

……………………………Полный текст

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *