Подогрев топливопроводов.

 

Во всех упомянутых вариантах топливоснабжения топливопроводы следует подогревать. Для расчёта электрического подогрева используется следующий метод.

При определении количества теплоты, которое необходимо подвести к транспортному топливопроводу, принимают во внимание два фактора:

· начальный прогрев топливопровода и его вывод на рабочий режим;

· компенсация потерь теплоты в окружающую среду в рабочем режиме.

Чтобы рассчитать количество теплоты для поддержания топливопроводов в рабочем режиме, используют формулу, в которой учитывается масса подогреваемого топлива и масса стального топливопровода в идеальных условиях, то есть при отсутствии потерь теплоты. Вот эта формула:

 

где:

е1 - удельная теплота на метр длины, которую необходимо подвести к топливопроводу (кДж/м);

q - объём топлива, содержащийся в одном метре топливопровода (м³ /м);

ρ - плотность мазута (кг/м³ );

се - удельная теплоёмкость мазута (приблизительно равна 1,88 кДж/кг*°С) (кДж/кг*°С);

Μ - вес одного погонного метра стального топливопровода (кг/м);

Cf - удельная теплоёмкость стали (приблизительно равна 0,46 кДж/кг*°С) (кДж/кг*°С);

ΔΤ - температурный перепад между топливопроводом и мазутом при переходе от режима ожидания (stand by) к рабочему режиму (приблизительно 50°С) (°С).

Общее количество теплоты, которую необходимо подвести, равна:

 

где:

Е1 - общее количество теплоты, которую необходимо подвести к топливопроводу (кДж);

- удельная теплота, которую необходимо подвести к одному погонному метру топливопровода (кДж);

L - фактическая длина топливопровода (м).

Общая необходимая мощность зависит от времени, затрачиваемого для выхода в рабочий режим:

где:

Е1 - общее количество теплоты, которую необходимо подвести к топливопроводу (кДж);

Р1 - мощность, необходимая для выхода на рабочий режим в топливопроводе (кВт);

t - время, затрачиваемое для выхода в рабочий режим (часы).

Удельная мощность на единицу длины равна:

 

где:

p1 - удельная мощность на единицу длины топливопровода, необходимая для выхода на рабочий режим работы (Вт/м);

P1 - мощность, необходимая для выхода на рабочий режим в топливопроводе (кВт);

L - фактическая длина топливопровода (м).

Для того чтобы рассчитать количество теплоты для компенсации потерь при рабочем режиме, можно воспользоваться следующей упрощённой формулой, в которой учитывается только термическое сопротивление теплоизоляции топливопровода (термическим сопротивлением самого топливопровода можно пренебречь):

 

где:

р2 - удельная мощность на единицу длины топливопровода, необходимая для компенсации тепловых потерь из топливопровода (Вт/м);

λ - теплопроводность изоляции топливо­провода (Вт/м-°С);

De - внешний диаметр стального топливопровода (мм);

Dtot - общий диаметр, равный De+2 · s, где s - зто толщина теплоизоляции (мм);

ΔΤ - температурный перепад между топливопроводом, мазутом и температурой окружающей среды (°С).

Общая установленная мощность равна:

 

где:

Р2 - общая мощность системы, необходимая для компенсации тепловых потерь а топливопроводе (кВт);

р2 - удельная мощность на единицу длины топливопровода, необходимая для компенсации тепловых потерь в топливопроводе (Вт/м);

L - фактическая длина топливопровода (м).

Предварительный подогрев топливопровода необходим при первичном заполнении системы топливом или после длительного простоя системы топливоснабжения. Система подогрева топливопровода должна обеспечивать предварительный подогрев и иметь большую мощность, чем та, которая необходима для компенсации тепловых потерь на топливопроводе.

Увеличение толщины изоляции позволяет уменьшить тепловые потери, а предварительный подогрев можно растянуть во времени, но нельзя отказаться от него совсем.

Когда выход на рабочий режим происходит быстрее (за 0,5 - 1 часа), тепловые потери составляют минимальную часть от общего количества теплоты, затрачиваемого на предварительный подогрев.

Учитывая высокую стоимость подогрева топливопровода и прерывистость операций по выводу системы в рабочий режим рекомендуется задавать время предварительного подогрева, от 4 до 5 часов. Тем самым, используя имеющуюся мощность наиболее рационально.

В расчёте общей установленной мощности, используется половина мощности, необходимой для компенсации тепловых потерь в топливопроводе:

 

где:

Ptot - общая мощность системы, необходимая для выхода на нормальный рабочий режим и для компенсации тепловых потерь в топливопроводе (кВт);

Р1 - мощность системы, необходимая для выхода топливопроводов в рабочий режим (кВт);

P2 - мощность системы, необходимая для компенсации тепловых потерь в топливопроводе (Вт/м);

 

Топливопровод можно подогревать тремя различными способами:

· с помощью электрообогрева;

· с помощью горячей или перегретой воды;

· с помощью пара.

В данном пособии мы рассмотрим только первый способ. Он легко реализуется и при необходимости легко трансформируется.

Обычно топливопровод подогревается с помощью электрической термоленты или греющего кабеля.

Электрическая термолента - это гибкая полиэфирная лента, содержащая электрические нагревательные элементы, которые имеют индивидуальную изоляцию из ПВХ. Она поставляется в виде мотка нарезанных кусков определённой длины или в виде катушки, от которой пользователь должен сам отрезать куски необходимой длины.

Рисунок 65. Саморегулирующаяся электрическая термолента

КПД системы электрического подогрева всегда меньше 100%. Во первых, из-за недостаточного плотного контакта с топливопроводом. Во вторых, из-за неизбежных тепловых потерь в окружающую среду

Как правило КПД систем электрообогрева достигает:

· при электрических термолентах η = 85%;

· при греющих кабелях η = 70%.

Общая мощность электрообогрева равна:

 

где:

Peff - общая мощность системы электрообогрева (кВт);

Ptot - общая мощность системы, необходимая для выхода на рабочий режим и для компенсации тепловых потерь в топливопроводе (кВт).

Выбор термоленты производится в зависимости от максимальной температуры нагрева топливопровода (например, 65°С). Термоленты бывают двух типов: саморегулирующиеся (у них вырабатываемая мощность снижается обратно пропорционально температуре обогрева - вплоть до достижения 60-80°С) и нерегулирующиеся (при их использовании необходимо установить ещё и предельный термостат).

Нерегулирующиеся термоленты имеют постоянную мощность, которая не зависит от температуры. Их необходимо выбирать в зависимости от требуемой мощности:

 

где:

peff - удельная мощность на единицу длины топливопровода, которую должна развивать система электрического обогрева (Вт/м);

Peff - общая мощность, которую должна развивать система электрического обогрева (кВт);

L - фактическая длина топливопровода (м).

Обозначим удельную мощность нагревания нерегулирующейся ленты Pленты и рассчитаем длину термоленты на один метр топливопровода по формуле;

 

где:

lленты - длина термоленты на единицу длины топливопровода;

peff - удельная мощность на единицу длины топливопровода, которую должна развивать система электрического обогрева (Вт/м);

Pленты - удельная мощность нагревания нерегулирующейся термоленты на метр её длины (Вт/м).

Удельная мощность термоленты может меняться от нескольких Вт/метр до нескольких сотен Вт/метр. Как правило, используются термоленты с удельной мощностью от 20 до 40 Вт/м.

Рассчитав длину термоленты, можно рассчитать шаг спирали, по которой эта лента будет наматываться на топливопровод. Для этого используются графики от производителей термолент.

Один из них показан на рис. 66.

 

Рисунок 66. Шаг оборотов электрической термоленты

По оси X откладывается длина термоленты на один метр топливопровода, по оси Υ - число оборотов. Этот график используется следующим образом:

· из точки на оси X соответствующей значению ленты. проводится вертикальная линия до пересечения с кривой, которая соответствует диаметру топливопровода;

· напротив точки пересечения будет находиться число оборотов, необходимое для достижения требуемой мощности.

Если рассчитанное таким образом количество витков получилось слишком большим, его можно уменьшить, увеличив удельную мощность термоленты.

Удельную мощность Pленты саморегулирующихся термолент необходимо выбирать в зависимости от минимально возможной температуры мазута (обычно 10°С). В остальном выбор производится также, как и для нерегулирующихся термолент.

Греющие кабели представляют из себя многожильный кабель, покрытый изоляцией. При подаче электропитания, проводник выделяет тепло благодаря т.н. "эффекту Джоуля". Рассеянная мощность зависит от сопротивления кабеля и от напряжения, подаваемого на него. Как правило, производители указывают сопротивление кабеля в виде эталонной таблицы. Удельная мощность вычисляется по закону Джоуля для постоянного напряжения:

 

где:

Pкабеля - удельная мощность нагревания на единицу длины греющего кабеля (Вт/м);

Rкабеля - удельное сопротивление греющего кабеля длиной один метр (Ом/м);

Lкабеля - длина греющего кабеля (м).

Обычно удельная мощность греющего кабеля составляет 20 - 40 Вт/м².

Иногда греющий кабель прокладывают внутри медной трубки малого диаметра, расположенной вдоль нагреваемого топливопровода. Так легче осуществлять его установку или замену.

Для соединения основного контура и вторичного контуров насоса горелки используются гибкие топливные шланги, покрытые теплоизоляцией. В них установлены нагревательные электрические элементы фиксированной мощности, управление которыми, осуществляется с помощью специального термостата. Подогрев топливных шлангов необходим для сокращения времени предварительного прогрева контура подачи топлива после остановки горелки.

 

 

⇐ Предыдущая18192021222324252627Следующая ⇒

Поделиться: