Оптимизация толщины пенополиуретановой изоляции теплопроводов в системах теплоснабжения объектов на севере Западной Сибири - Автореферат

Эффективное и надежное теплоснабжение в регионах с суровыми климатическими условиями является одним из главных факторов, определяющих комфортность жизнедеятельности населения, развитие экономики и промышленности. Новые экономические условия, сложившиеся в последнее время, диктуют новый подход к оценке эффективности теплосберегающих мероприятий, что, в свою очередь, требует дальнейшего развития научно-методической базы для расчета всех затрат, связанных с теплосбережением многих объектов, в том числе и теплопроводов. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: разработка расчетной тепловой модели по определению оптимальной толщины ППУ-изоляции теплопровода; разработка алгоритмов численного расчета уравнений полученной модели и их программная реализация; численное моделирование теплообмена теплопровода в ППУ-изоляции при наземной и подземной прокладке; определение оптимальной толщины ППУ-изоляции с помощью целевой функции для решения вопросов энергосбережения и экологических проблем. Достоверность и обоснованность: основные положения и выводы работы обоснованы теоретическими решениями, полученными с использованием методов математического анализа на основе известных физических законов теплопередачи. Научная новизна исследования заключается в том, что на основе введенной целевой функции и закономерностей теплообмена как наземного, так и подземного теплопровода предложена и теоретически обоснована математическая модель для определения оптимальной толщины теплоизоляции; разработан и доведен до программного алгоритма метод определения оптимальной толщины теплоизоляции, позволяющий реализовать минимальное значение целевой функции для указанных теплопроводов.При анализе структурного теплового баланса централизованного теплоснабжения выявлен размер различных потерь теплоты и определены мероприятия, способствующие энергосбережению в системах теплоснабжения за счет оптимизации толщины ППУ-изоляции теплопроводов. Во второй главе на основе анализа существующих методов тепловых расчетов теплопроводов установлено, что при расчете тепловых сетей толщину тепловой изоляции определяют по нормам удельных тепловых потерь, приводимых в справочной и нормативной литературе, которые имеет различные по величине значения. Исследования были проведены при следующих условиях: условный диаметр теплопроводов (подающий и обратный) принимался от O 50 до O 1000 мм для 14 вариантов с различной толщиной изоляции от ?из = 34 до ?из = 110 мм; коэффициенты теплопроводности принимались из справочной литературы: стальной стенки (трубы) - ?тр = 50 Вт/(м•К); ППУ-изоляции - ? = 0,036 Вт/(м•К); минеральной ваты - ? = 0,07 Вт/(м•К); коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стальной стенке определялся по существующей методике, который изменялся в пределах от ?вн = 2500 до 5200 Вт/(м2•К) и соответственно термическое сопротивление - Rвн = 0,001 до 0,00012 (м•К)/Вт; термическое сопротивление стальной стенки теплопровода - Rct = 0,0004-0,0001 (м•К)/Вт; термическое сопротивление слоя ППУ-изоляции - R = 3,47-0,86 (м•К)/Вт. Исследования показали, что удельные тепловые потери теплопровода с тепловой изоляцией из минеральной ваты в 4 раза больше, чем с тепловой изоляции из ППУ, т.е. В настоящее время находят широкое применение трубопроводы с ППУ-изоляцией, которые позволяют сократить потери теплоты в 2-3 раза по сравнению с нормативными, что, в свою очередь, позволит решить вопросы энергосбережения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ