trdistragterm

8/2/2019 TrDistrAgTerm

1/161

Tudor SAJIN, Roxana GRIGORE

TRANSPORTUL IDISTRIBUIA AGENILOR

TERMICI

2003


2/161

Recenzeni:

Prof.dr.ing. Victor BENCHE

Universitatea Transilvania din Braov

Prof.dr.ing. Nicolae LEONCHESCUUniversitatea Tehnic de Construcii din Bucureti

Consilier editorial:

Prof. dr. Gogu GHEORGHIUniversitatea din Bacu

ISBN 973-8392-40-3

Descrierea CIP a Bibliotecii Naionale a RomnieiSAJIN, TUDOR

Transportul i distribuia agenilor termici / Sajin Tudor,Grigore Roxana. Bacu : Alma Mater, 2003.

Index.

ISBN 973-8392-40-3

I. Grigore, Roxana

697.33


3/161

Tudor SAJIN, Roxana GRIGORE. Transportuli distribuia agenilor termici

3

P R E F A

Dezvoltarea industrial a unei ri presupune intensificarea

preocuprilor pentru utilizarea raional a energiei de toate formele.

Termoenergetica are ca principal preocupare procesele care implic, ntr-o

form sau alta, cldura i cuprinde trei subdomenii: producerea cldurii,

transportul cldurii i utilizarea cldurii n diverse scopuri. Cel mai mareconsumator de energie sub form de cldur este industria. Volumul i

structura produciei industriale sunt determinate n special de considerente

politico-economice i sociale.

Tratarea oricrei probleme specific unuia dintre subdomeniile

termoenergeticii industriale trebuie fcut, innd seama de efectele asupra

tuturor celorlalte, printr-o analiz de sistem.

Lucrarea de fa este actual prin marea importan a problemelor

termoenergeticii industriale din subdomeniul transportului i distribuiei

agenilor termici de la sursa de cldur la consumator fr pierderi de

cantitate i calitate.

Principalele obiective care se desprind din lucrare sunt nsuirea

cunotinelor privind producerea energiei, livrarea, transportul i distribuia

agenilor termici i consumul optim al cldurii acestora n subsistemul

energetic industrial (SEI).

Lucrarea este structurat pe compartimente n care sunt expuse:

!"locul i rolul sistemelori subsistemelor de transport i de distribuie

a resurselor energetice i a purttorilor de energie livrai consumatorilor

ntreprinderilor industriale

!"alegerea naturii i parametrilor agenilor termici de transport;

!"particularitile i elementele constructive ale sistemelor de transportal agenilor termici;

!"problemele distribuiei agenilor termici;

!"calculul hidraulic al conductelori reelelor termice;

!"calculul termic al reelelor de conducte de termoficare;

!"calculul mecanic al conductelor de termoficare.

Expunerea lucrrii sub aspectul economic al problemelor abordate

dezvolt orientarea formrii specialistului spre soluionarea optim a


4/161

Prefa

4

acestora, comparndu-se soluiile alternative i lundu-se decizia economic

justificat.

Lucrarea se adreseaz studenilor de la facultile cu profil energetic,

fiind util i specialitilor din domeniul energetic ocupai cu proiectarea,

montarea i exploatarea reelelor termice.

Braov, 15 mai 2001

Prof. dr.ing. Victor BENCHE

Universitatea Transilvania din Braov


5/161


5

CUPRINS

INTRODUCERE....................................................................................9CAPITOLUL 1. LOCUL I ROLUL SISTEMELORI

SUBSISTEMELOR DE TRANSPORT I DEDISTRIBU

IE A RESURSELOR ENERGETICE

I A PURTTORILOR DE ENERGIE LIVRAICONSUMATORILOR NTREPRINDERILORINDUSTRIALE...11

1.1. Structura sistemului energetic...111.2. Fluxul transform\ rilor energetice [i reducerea pierderilor de

c\ ldur\...17

1.3. Probleme generale ale subsistemului industrial de transport i

de distribuie a purttorilor de energie...19

CAPITOLUL 2. ALEGEREA NATURII I PARAMETRILORAGENILOR TERMICI DE TRANSPORT21

2.1. Alegerea naturii agenilor termici de transport..212.2. Ageni termici pentru procese de joas temperatur..21

2.3. Agenii termici pentru procesele de medie temperatur22

2.3.1. Aspectele tehnice comparative ale utilizrii aburului

sau a apei fierbini ca agent termic de transport...22

2.3.2. Comparaia energetic ntre utilizarea aburului sau a

apei fierbini ca agent termic de transport24

2.3.3. Alegerea parametrilor agenilor termici de transport

pentru procesele de medie temperatur30

2.4. Agenii termici pentru procesele de nalt temperatur32

CAPITOLUL 3. SISTEME DE TRANSPORT AL AGENILOR

TERMICI..353.1. Reele de termoficare35

3.1.1. Sisteme cu ap.35

3.1.2. Sisteme cu abur43

3.1.3. Scheme de reele termice.47

3.2. Elemente componente ale reelelor de termoficare...49

3.2.1.Conducte ale reelelor de termoficare51

3.2.2. Armturi ale reelelor de termoficare...52


6/161

Cuprins

6

3.2.3. Reazemele conductelor.56

3.2.4. Compensatoare de dilatare57

3.3. Reele termice industriale..64

3.3.1. Reele de abur...64

3.3.2. Instalaii i dispozitive de colectare i returnare a

condensatului aburului tehnologic67

CAPITOLUL 4. DISTRIBUIA AGENILOR TERMICI.714.1. Distribuia i sigurana alimentrii cu cldur...71

4.2. Regimurile de alimentare cu cldur a consumatorilor de abur73

4.3. Metodele generale de reglare a cldurii livrate consumatorilorde ap fierbinte..74

4.4. Puncte termice...77

4.4.1. Scheme combinate pentru racordarea instalaiilor de

nclzire i preparare a apei calde78

4.4.2. PTC n sistemele bitubulare nchise.78

4.4.3. PTC n sistemele bitubulare deschise...81

4.4.4. PTC n sisteme bitubulare mixte..82

4.4.5. PTC n sisteme monotubulare deschise83

CAPITOLUL 5. CALCULUL HIDRAULIC AL CONDUCTELORI REELELOR TERMICE.87

5.1. Calculul hidraulic al conductelor...875.1.1. No]iuni generale...87

5.1.2. Regimurile de curgere..88

5.1.3. Profilul vitezei. Viteza medie...89

5.2. Calculul pierderilor de presiune n conducte91

5.2.1. Calculul pierderilor liniare de presiune91

5.2.2. Calculul pierderilor locale de presiune.92

5.3. Calculul conductelor [i re]elelor de ap\94

5.3.1. Alegerea vitezei apei94

5.3.2. Diametrul economic al conductei.95

5.3.3. Elementele de calcul hidraulic al re]elelor de conducte...96

5.3.4. Rezisten]a specific\ a conductelor97

5.3.5. Calculul conductelor cu debit uniform distribuit..97

5.3.6. Re]ele ramificate cu o surs\ de alimentare...98

5.3.7. Re]ele ramificate cu dou\ surse99

5.3.8. Re]elele inelare [i buclate...101

5.4. Calculul hidraulic al re]elelor de termoficare..102

5.4.1. No]iuni de realizare a calculului.....102

5.4.2. Calculul hidraulic al re]elelor de temoficare......102


7/161


7

5.4.3. Regimul hidraulic al reelelor termice....106

5.4.3.1. Caracteristicile sectoarelor reelei termice..106

5.4.3.2. Caracteristicile hidraulice ale pompelori

reelelor..107

5.4.4. Echilibrarea re]elelor de termoficare..109

5.5. Calculul hidraulic al conductelor [i re]elelor de abur..113

5.5.1. Elemente generale...113

5.5.2. Alegerea vitezei aburului....113

5.5.3. Calculul conductelor lungi..1145.5.4. Conducte lungi de abur...114

5.5.5. Calculul hidraulic al re]elelor de abur....116

CAPITOLUL 6. CALCULUL TERMIC AL REELELOR DECONDUCTE DE TERMOFICARE....119

6.1. No]iuni de baz\...119

6.2.Calculul conductelor de termoficare...124

6.3.Diametrul critic al izola]iei termice.....125

6.4. Calculul grosimii izola]iei termice..1276.4.1. Calculul grosimii izola]iei termice pentru o pierdere de

c\ ldur\ dat\.....127

6.4.2. Calculul grosimii izola]iei pentru o temperatur\ dat\ lasuprafa]a acesteia....128

6.4.3.Calculul grosimii izola]iei la o c\dere dat\ de temperatur\a agentului termic...129

6.4.4. Calculul grosimii izola]iei pentru prevenirea congel\ riilichidelor transportate.....132

6.5 Calculul conductelor subterane....134

6.5.1. Conducte `ngropate n teren (f\ r\ canal)....135

6.5.2. Conducte n canale nevizitabile..137

CAPITOLUL 7. CALCULUL MECANIC AL CONDUCTELOR DETERMOCICARE..139

7.1. No]iuni de calcul mecanic...139

7.2. Clasificarea solicit\ rilor [i tensiunilor.....1407.3. Determinarea grosimii peretelui unei ]evi cilindrice supuse

la presiune interioar\..142

7.4. Calculul mecanic al conductelor pentru transportul agenilor

termici....144

7.4.1. Noiuni introductive...144

7.4.2. Calculul tensiunilor din reazeme....146


8/161

Cuprins

8

7.4.3. Solicitrile compensatoarelor....150

BIBLIOGRAFIE........................................................................................155


9/161


9

INTRODUCERE

Disciplina Transportul i distribuia agenilor termici pune neviden marea importan n cadrul problemelor termoenergeticii industrialea subsistemului transportului i distribuiei agenilor termici de la sursa decldur la consumator [1-108]. Transportul i distribuia agenilor termici

trebuie s se realizeze fr pierderi de cantitate i calitate. Din acesteconsiderente problemele principale ale subsistemului industrial de transport ide distribuie a agenilor termici sunt transportul [i distribuia cu eficienoptim\ a purttorilor de energie de la subsistemele de combustibil i cel al

producerii energiei la subsistemele transformrii energiei n formeintermediare i cel al consumului, punndu-se accentul i pe recuperarea ivalorificarea resurselor energetice secundare [42-50,61-63,87,88,91-94,97,98,104,105]. Tratarea acestor probleme se face sub aspect de cercetare,

proiectare, optimizare i exploatare a ansamblului de transport i distribuie,procesului sau instalaiei ce intr n componena subsistemului de transport idistribuie. Problemele trebuie soluionate innd cont de condiiile calitativei cantitative impuse de procesele de consum, cutnd soluiile tehnico-economice optime pentru ntregul ansamblu.

Pentru transportarea cldurii la distane mari n calitate de agenitermici se folosesc n temei apa i aburul [16,18,35], produse degeneratoarele de abur i cazanele de ap fierbinte [16,69,70,89,90,99-102]din CT i CET.

Sistemului de alimentare cu ap i sunt caracteristice producereacombinat specific mare de energie electric n baza consumului de cldur,

pstrarea condensatului la centrale electrice, posibilitatea transportuluicldurii la distane mari, posibilitatea reglrii centrale a sarcinii termice

principale prin variaia regimului termic hidraulic, un randament mai ridicatdatorit lipsei n aparatele de consum a pierderilor de condens i abur;capacitatea de acumulare ridicat a sistemului cu ap.

Sistemele cu abur de alimentare cu cldur sunt de dou tipuri: cureturnarea condensatului i fr returnarea acestuia. n sistemele cu returnareacondensatului acesta este evacuat din aparatele consumatoare n recipiente decolectare, din care printr-o conduct de condensat este returnat la centralaelectric. n sistemele fr returnarea condensului acesta este evacuat din


10/161

Introducere

10

aparatele consumatoarelori se folosete de consumatori pentru alimentareacu ap fierbinte.

Alimentarea cu cldur a consumatorilor urbani [33,34] i industriali[1-4,12,14,20,21] se face n funcie de condiiile impuse de acetia. De aceea

sistemul de distribuie a agenilor termici are rolul de a menine sigurana nalimentarea cu cldur cerut de diferii consumatori i reglarea regimuluitermic conform programului tehnologic al acestora [3,83,86], care poate ficalitativ, cantitativ sau calitativ-cantitativ (mixt). n funcie de naturaconsumatorilor, a sursei de cldur i a instalaiilor pentru nclzirea,

ventilarea, i prepararea apei fierbini, aceste trei metode de reglare se potaplica n cursul anului singular sau combinat, pe diverse perioadecaracteristice consumatorilor respectivi.

n aceast abordare, n lucrare sunt prezentate locul i rolul sistemelori subsistemelor de transport i de distribuie a resurselor energetice i a

purttorilor de energie livrai consumatorilor ntreprinderilor industriale,alegerea naturii i parametrilor agenilor termici de transport [16,18,35],

particularitile i elementele constructive ale sistemelor de transport alagenilor termici [4,11,13,108], problemele sistemului de distribuie aagenilor termici, elementele de calcul hidraulic, termic i mecanic alconductelori reelelor de conducte termice [11,13,67,68,108].

Problemele abordate sunt prezentate i sub aspect economic [3,4,27-30,32,36-41], ceea ce dezvolt n condiiile energeticii de tranziie [106,107]orientarea formrii specialistului spre soluionarea optim a acestora,comparndu-se soluiile alternative i lundu-se decizia economic justificat.


11/161


11

CAPITOLUL 1

LOCUL I ROLUL SISTEMELORI SUBSISTEMELORDE TRANSPORT I DE DISTRIBUIE A RESURSELOR

ENERGETICE I A PURTTORILOR DE ENERGIELIVRAI CONSUMATORILOR NTREPRINDERILOR

INDUSTRIALE

1.1. Structura sistemului energetic

O mare parte din combustibilii i din energia electric utilizate nindustrie se transform n centrale i instalaii speciale n potenialul energetical diverilor purttori de energie (cldura aburului i a apei fierbini; energia

presiunii aerului comprimat; frigul apei tehnice a amoniacului sau alsaramurilor artificiale etc.), folosii n complexul tehnologic al ntreprinderii;o alt parte de combustibil i de energie electric se folosete n complexul

tehnologic n mod direct.Cea mai mare parte a energiei electrice i a combustibilului estelivrat ntreprinderilor industriale din sistemul energetic naional(SEN) careeste compus din mai multe subsisteme:subsistemul de alimentare cu energieelectric; de alimentare cu combustibili solidi lichid; de alimentare cu gazei de alimentare cu cldur. Restul necesarului de clduri a altor purttoride energie necesari ntreprinderii este asigurat de sistemele energetice propriiale acestor ntreprinderi.

Sistemul energetic industrial (SEI) este un complex unitarinterconexat din punct de vedere tehnic i economic, care include[1,2,4,12,14,20,21]:

!"construciile i instalaiile care asigur recepia, transformarea iacumularea resurselor energetice i a purttorilor de energie din subsistemelesistemului energetic naional;!"centralele i instalaiile energetice ale ntreprinderii pentru producerea

centralizat a celorlalte resurse energetice necesare ntreprinderii,transformarea i acumularea acestora (CET; CT, staii de pompare, decomprimare, de separare a componenilor aerului etc.);


12/161

Capitolul1 . Loculi rolul sistemelori subsistemelor de transporti de distribuie a

resurselor energetice i a purttorilor de energie livrai consumatorilor ntreprinderilorindustriale

12

!"instalaiile i staiile de recuperare, care produc purttori de energie n baza resurselor energetice secundare (RES) ale complexului tehnologic alntreprinderii (CET de recuperare, cazane recuperatoare (CR), instalaii de

purificare i reutilare a apelor reziduale, de captare i de purificare areziduurilor combustibile ale proceselor tehnologice etc.;!"sisteme de conducte i alte subsisteme care asigur transportul spre

consumatorii ntreprinderii i distribuia ntre acetia a resurselor energetice i

a purttorilor de energie, produi de centralele energetice i instalaiile derecuperare proprii, inclusiv i a celor preluate din SEN. Sistemele dealimentare cu energie electric sunt cele mai mari sisteme ale complexului dealimentare cu energie i cldur a ntreprinderii industriale. n componenaSEI aceste sisteme nu sunt incluse, ns de legturile cu ele se ine cont laanaliza i optimizarea SEI.

Obiectivul principal al funcionrii SEI este asigurarea complexuluitehnologic cu necesarul respectiv de energie de calitate bine determinat la unnivel prestabilit de siguran i cu spectrul cerut de purttori de energie.Sistemul de alimentare cu energie i cldur a ntreprinderii industriale

(SAEC II) este constituit dintr-un ansamblu de sisteme de alimentare cuenergie separate, fiecare din care produce un tip concret de purttori deenergie i este unsubsistem al SEI.

Astfel, sistemul energetic industrial (fig.1.1) este constituit, la rndulsu, din mai multe subsisteme care urmresc diverse stadii ale conversieienergetice [3]:

!" stadiul producerii energiei, care cuprinde subsistemul combustibil(SSC) i cel al producerii (SSP). SSC preia combustibilul de la SEN i lfolosete ca materie prim pentru arderea direct n instalaiile tehnologice(TH), ori n SSP, pentru producerea cldurii n CT sau a cldurii i energiei

electrice n CET proprii;!"subsistemul transformrii calitative a energiei electrice n punctele de

transformare electrice (PTe) i a cldurii n punctele termice (PTc). Aici areloc adoptarea parametrilor energiei electrice i a cldurii la valorile impuse desubsistemele intermediare sau direct de consumatori;!" subsistemul transformrii energiei electrice i a cldurii n forme

intermediare (SSI) i distribuia agenilor termici de consum. Principalelesubsisteme din aceast categorie sunt: producerea apei de rcire (SSAr),


13/161


13

producerea frigului (SSF), producerea aerului comprimat (SSAc), distribuia

aburului (SSAb) i a apei calde sau a apei fierbini (SSAf);!"subsistemul consumului (SSCons), formele de energie n instalaiile

tehnologice TH sau n instalaii pentru asigurarea condiiilor de munc (CM).Instalaiile tehnologice asigur direct realizarea i desfurarea proceselortehnologice, iar cele pentru asigurarea condiiilor de munc particip indirectla procesul de producie. Subsistemul consumului pentru asigurareacondiiilor de munc cuprinde instalaiile de nclzire, ventilare i climatizarea spaiilor de producie i a celor anexe precum i instalaiile pentru

producerea apei calde n scopuri igienico-sanitare i menajere.!"subsistemul consumului (SSCons), formele de energie n instalaiile

tehnologice TH sau n instalaii pentru asigurarea condiiilor de munc (CM).

Fig.1.1. Prezentarea schematic a sistemului energetic industrial (SEI)


14/161



14

Instalaiile tehnologice asigur direct realizarea i desfurarea proceselortehnologice, iar cele pentru asigurarea condiiilor de munc particip indirectla procesul de producie. Subsistemul consumului pentru asigurareacondiiilor de munc cuprinde instalaiile de nclzire, ventilare i climatizarea spaiilor de producie i a celor anexe precum i instalaiile pentru

producerea apei calde n scopuri igienico-sanitare i menajere.

Legtura ntre SEN i SEI este, n general, univoc n privinacombustibilului (de la SEN la SEI) i biunivoc din punctul de vedere alenergie electrice i cldurii sub form de abur sau ap fierbinte. n ultimulcaz, sursa proprie de energie a SEI poate livra energie electric i cldurunor consumatori din afar (industriali sau urbani).

Legturile ntre diversele subsisteme din cadrul SEI, sau ntre SEN iSEI, sunt asigurate prin reele de transport i distribuie a energiei electrice ia diverselor ageni energetici (abur, ap de rcire sau ap cald, agenitehnologici, aer comprimat, CO2, oxigen, etilen etc.).

Centralele i instalaiile energetice SAEC I, producnd cteva tipuride purttori de energie sau producnd unii i consumnd alii, interconecteaz

subsistemele menionate i influeneaz regimurile i indicii de funcionare aifiecruia din ele. Legturile dintre subsisteme apar i prin acele aparate iinstalaii tehnologice TH care consum purttorii de energie din unelesubsisteme, iar cele produse din RES n instalaiile de recuperare le livreazconsumatorilor prin alte subsisteme.

La analiza, conceperea i optimizarea SAEC I trebuie s sefoloseasc metodologia analizei sistemice i de modelare matematic asistemelor complexe [4].

Unul din rezultatele principale al analizei sistemice este evidenierean cadrul SAEC I a ctorva nivele de ierarhizare (fig.1.2). Modelarea serealizeaz n mod separat la fiecare nivel ierarhic, ns inndu-se cont de

legturile, restriciile i cerinele subsistemelor care se afl la un nivel naltfr de obiectul modelat. Aceast analiz SAEC I permite s fie simplificatconsiderabil i s fie redus dimensiunea problemei soluionate cu preciziesuficient a rezultatelor obinute.

La analiza SAEC I i la optimizarea parametrilori structurii schemeiacestuia pentru regimurile staionare de funcionare se folosesc modelematematice statice ale obiectelor considerate totalitatea relaiilormatematice (ecuaii, constante, inecuaii, relaii logice) care reflect legturile


15/161


15

fizice dintre parametrii de intrare, parametrii intermediari i cei de ieire ai

obiectului real la regimurile staionare de funcionare a acestora.Modelele matematice statice, de regul, sunt constituite din blocuri

destinate pentru calculul parametrilor unor elemente separate ale SAEC I(compresoarelor, turbinelor, recuperatoarelor de cldur etc). Cele maicomplete modele ale CEI conin i blocuri suplimentare de calcul ale

proprietilor termofizice ale puttorilor de energie, de analiz energetic aciclurilori proceselor de optimizare etc. Ordinea funcionrii acestor blocurieste prescris cu ajutorul unui program special de coordonare.

Fig.1.2. Nivele de ierarhie a sistemelor de alimentare cu energie icldur:

SER sisteme energetice raionale (de alimentare cu cldur AC; de alimentare cucombustibili solizi i lichizi - ACom; de alimentare cu gaze AG; de alimentare cu energieelectric AEE); SAEC I sistemul de alimentare cu energie i cldur a ntreprinderiiindustriale; CT I complexul tehnologic al ntreprinderii industriale; Com transportoarede combustibil solid sau conducte de pcur; O2 conducte de oxigen; RES resurseenergetice secundare; SSA (O2) staie de separare a componentelor aerului (oxigenului);SA ACA staie de alimentare cu aer comprimat i abur; CET central electric determoficare; RTC punct termic central; PRG post de reglare gaze; TGRFC turbin cugaze recuperatoare fr compresor


16/161



16

n calitate de criterii de optimizare a SAEC I se folosesc minimulcheltuielilor actualizate, consumului de combustibil la ntreprindereaindustrial, cantitii de substane nocive evacuate n atmosfer; siguranaalimentrii cu energie etc. Dependena acestor criterii de parametrii care seoptimizeaz, are un caracter neliniar i problema optimizrii SAEC I serefer la clasa problemelor de programare neliniar aplicativ. Un numrmare de metode de optimizare este prezentat n lucrrile [5,6].

Pentru optimizarea parametrilor SAEC I se folosesc pachete de programe specializate, spre exemplu, MINOG [7], care realizeaz metodaHook-Djivs de ordinul zero de determinare a minimului global al unei funciineliniare cu mai multe variabile, rezultatele obinute avnd o precizie bun.

Ctre SAEC I cu regimuri variabile de funcionare se aplic cerinemari n vederea manevrabilitii i siguranei. n scopul studiului regimurilornestaionare de funcionare a acestora se realizeaz modelarea matematic a

proceselor tranzitorii care au loc n elementele sistemului [8]. n cazul datmodelul matematic are o structur la care fiecare element al instalaiilor estedescris de un sistem de ecuaii difereniale obinute n baza legilor principalede conservare a masei, micrii i energiei. Pentru realizarea modelului

matematic pe calculator sunt de asemenea elaborate pachete de programe demodelare a proceselor continue, spre exemplu, CSMP [9].Pentru modelarea matematic a SAEC I, parametrii cruia depind de

unii factori aleatorii i caracterul variaiei crora n decursul unei perioadelungi de timp este imprevizibil, se folosesc metodele statisticii matematice ia modelrii statistice.

n prima faz se face colectarea i prelucrarea statistic a datelor pentru un segment ndelungat de timp, n baza crora se obin repartiiileexperimentale ale mrimii aleatorii alese. n rezultatul prelucrrii statistice adatelor experimentale pe calculator se stabilete legea repartiiei mrimiialeatorii i parametrii acesteia. Rezultatele obinute se folosesc pentru

modelarea statistic care const n calculul repetat al mrimii aleatoriicorespunztoare condiiilor reale de funcionare a SAEC I.

Pentru acest caz este folosit, spre exemplu, pachetul de programareZPCON [10] care permite s se realizeze modelarea statistic de imitaie aSAEC I n decursul unei perioade ndelungate de timp.


17/161


17

1.2. Fluxul transform\ r ilor energetice [i r educerea pierderilor de

c\ ldur\

Transformarea energiei primare `n energie util\ `n SEI este `nso]it\ dedisip\ ri ireversibile de energie `n mediul ambiant. O analiz\ a fluxurilorenergetice la toate fazele de transformare se face cu ajutorul diagrameiSankey (fig.1.3.).

Fig.1.3. Schema transformrilor energetice n sistemul energeticindustrial SEI (a) i diagrama Sankey (b) a fluxurilor energetice din

fiecare faz de transformare:

epQ - necesarul de energie primar;c

epQ - energia primit de consumatorul tehnologic;

SSPQ - energia livrat subsistemului de producere; SSIQ - energia disponibil dup

transformrile intermediare; trQ - energia livrat sistemului de transport ntre

subansambluri; acQ - energia livrat aparatului consumator; tQ - energia necesar

desfurrii procesului tehnologic; actrSSISSPc

epep QQQQQQ ,,,,, - pierderi deenergie n sistemul de valorificare a energiei primare, respectiv, la transportul acesteia laconsumator, n subsistemul de producere, la transformrile intermediare, n procesul detransport ntre subansambluri i n aparatul consumator


18/161



18

Deci necesarul de energie primar\ Qep pentru desf\ [urarea unuiproces tehnologic const\ din energia necesar\ desf\ [ur\ rii acestui proces Qt [isuma pierderilor de energie la transportul [i transform\ rile energiei:

+= QQQ tep , (1.1)

`n care

Q=Qep+c

epQ +Qssp+Qssi+Qtr+Qac . (1.2)

Randamentele lan]ului de utilizare [i transformare a energiei sunt:

ep

c

ep

epc

ep

SSPSSP

SSP

SSISSIt

SSI

trtr

tr

acac

ac

tt

Q

Q

Q

Q

Q

Q

Q

Q

Q

Q

Q

Q====== ;;;;; , (1.3)

`n care t este randamentul realiz\ rii procesului tehnologic; ac -randamentul aparatului consumator;

SSI-randamentul transform\ rilor

intermediare; SSP - randamentul transform\ rilor de energie n subsistemulde producere; ep - randamentul de transport al energiei.

Randamentul total al utiliz\ rii energiei este:

tactrSSISSPep

ep

ttot

Q

Q == . (1.4)

Metodele de reducere a pierderilor de energie depind de naturaacestora. Pierderile de energie se `mpart `n dou\ categorii :

!"pierderi `n procesele de conversie a energiei dintr-o form\ `n alta

(Qac , QSSI ,QSSP );!"pierderi `n procesul de transport `ntre subansambluri (Qtr) .

Pierderile din prima categorie pot fi reduse, dar nu pot fi evitatecomplet. M\ surile de reducere a acestor pierderi sunt :


19/161


19

!"mbun\ t\ ]irea randamentelor aparatelor consumatoare (ac) . Aceastapresupune utilizarea unor instala]ii tehnologice moderne [i `nlocuireaaparatelor uzate fizic sau moral. ~mbun\ t\ ]irea randamentelor aparatelorconsumatoare se reduc la dou\ categorii de m\ suri :

m\ suri tehnico-economice privind `ntre]inerea, exploatarea [ioptimizarea nc\ rc\ turii aparatelor;

`mbun\ t\ ]irea tehnologiei procesului de conversie a energiei. Osolu]ie de reducere a pierderilor Qac cu cheltuieli materiale minime oreprezint\ recuperarea resurselor energetice secundare `n cadrul proceselor

tehnologice realizate.!"mbun\ t\ ]irea randamentelor de conversie a energiei SSI [i SSP.

Aceste randamente pot fi ridicate prin m\ suri adecvate tehnico-economice ,care s\ asigure exploatarea mai bun\ sub aspectul regimurilor de func]ionare(`nc\ rcare [i reglaj) ale instala]iilor. De men]ionat c\ randamentele de

conversie SSI sunt mult mai mici dect ale subsistemului SSP. De aceea `nprimul rnd trebuiesc folosite toate m\ surile pentru `mbun\ t\ ]irea

randamentelor subsistemului intermediar de transformare SSI .

Pierderile din procesele de transport (Qtr) se compun din dou\categorii :

!"pierderi datorate procesului de transport;!"pierderi determinate de neconcordan]a `ntre regimurile cererii [i

livr\ rii de nergie.

Pierderile prin transport cele care `nso]esc acest proces: curgere alunui agent energetic, pierderile de lucru mecanic prin frecare, pierderile dec\ ldur\ c\ tre mediul ambiant. Acestea se pot reduce prin stabilirea uneiviteze optime de deplasare a agentului energetic, prin utilizarea unei grosimioptime a izola]iei termice [. a. Aceste pierderi pot fi reduse pn\ la anumitelimite, dar nu pot fi evitate.

Pierderile determinate de neconcordan]a `ntre regimurile cererii [i delivrare a energiei sunt de natur\ tehnico-organizatoric\ . Aceste pierderi pot fianulate folosind metodele adecvate de reglaj. Principalele m\ suri `n acestscop sunt utilizarea instala]iilor de acumulare [i aplicarea unor metode dereglare flexibile.


20/161



20

1.3. Probleme generale ale subsistemului industrial de transport i dedistribuie a purttorilor de energie

Problemele principale ale subsistemului industrial de transporti dedistribuie a purttorilor de energie (SITDPE) sunt transportul [i distribuiacu eficien optim\ a purttorilor necesari de energie de la subsistemele

combustibil (SSC) i cel al producerii energiei (SSP) la subsistemeletransformrii energiei n forme intermediare (SSI) i cel al consumului(SSCons). Tratarea acestor probleme se face sub aspect de cercetare,

proiectare, optimizare i exploatare a ansamblului de transport i distribuie,procesului sau instalaiei ce intrn componenaSITDPE. Problemele trebuiesolu]ionate ]innd cont de condi]iile calitative [i cantitative impuse deprocesele de consum, c\ utnd solu]iile tehnico-economice optime pentru`ntregul ansamblu.

Problema principal a SITDPE este reducerea pierderilor de energien reelele de transport i distribuie. Aceasta nseamn:

!"n faza de concepere-proiectare, determinarea diametrului economic alconductei, grosimii i calitii optime a izolaiei termice, asigurareacondiiilor tehnico-economice rentabile de exploatare;!"n faza montajului i exploatrii, asigurarea etaneitii conductelor,

meninerea calitii izolaiei termice a conductelor prin evitarea tasrii iumezirii acesteia etc.

n genere, gospodria raional a energiei de toate formele estedeosebit de important deoarece permite:

!"economisirea resurselor de energie primar;

!"reducerea investiiilori cheltuielilor de exploatare pentru subsistemulde transport i distribuie a energiei i pentru instalaiile aferente acestuia;!"reducerea costului produciei industriale.


21/161


21

CAPITOLUL 2

ALEGEREA NATURII I PARAMETRILOR AGENILOR

TERMICI DE TRANSPORT

2.1. Alegerea naturii agenilor termici de transport

Natura i parametrii agentului termic de transport utilizat pentrualimentarea cu cldur depinde de regimul termic impus la aparatulconsumator.

n funcie de parametrii agenilor termici la aparateleconsumatoare 11, tP i de natura procesului tehnologic, se utilizeaz urmtoriiageni termici de transport [3,4,16,18,35]:

!"pentru procesele de for (consumatoare de lucru mecanic) seutilizeaz aburul, aerul comprimat sau alte gaze. Natura i parametrii

agenilor termici sunt impuse de procesul i aparatul consumator;

!"pentruprocesele de nclzire sau rcire, natura i parametrii agenilortermici de transport depind de regimul termic impus la aparatul schimbtor decldura 1t . Din acest punct de vedere, procesele de consum se pot mpri

(convenional) n urmtoarele categorii:

de joas temperatur , cu Ct 01 100< ;

de medie temperatur , cu Ct 01 180100 .

2.2. Ageni termici pentru procese de joas temperatur

La temperaturi sub C00 se folosesc ageni frigorifici clasici, cum sunt

amoniacul i freonii. Pentru temperaturi C0100! , se folosesc saramura i

soluii de glicol n ap. La temperaturi mai mari ( C03010! ) se folosescaerul i apa . Fata de ap, aerul are avantajul costului i al siguranei nexploatare, nsa prezint coeficieni de transfer de caldur mult mai redui.


22/161

Capitolul 2. Alegerea naturiii parametrilor agenilor termici de transport

22

Pentru temperaturi cuprinse intre 30 i C0100 , ca agent termic denclzire se folosesc apa i, mai rar, aburul.

2.3. Agenii termici pentru procesele de medie temperatur

n majoritatea proceselor de nclzire, care au loc la nivele termice

ntre 100 i C0180 , ca agent termic de transport se poate folosi att aburul,ct i apa fierbinte.

Eficacitatea comparativ a utilizrii acestor ageni termici trebuiedeterminat prin calcule tehnico-economice complexe, care sin seama deansamblul sistemului de alimentare cu cldur. Rezultatele acestor calculeeste influenat de condiiile constructive i de funcionare ale aparatelorconsumatoare, precum i de cele energetice ale ansamblului sistemului dealimentare cu cldur.

2.3.1. Aspectele tehnice comparative ale utilizrii aburului sau a apeifierbini ca agent termic de transport

Aceste aspecte sunt urmtoarele [3,4]:

a) Returnarea agentului termic la sursconstituie o problem foarteimportantdin doupuncte de vedere:

!"ca materie prim: nereturnarea condensatului la sursa de cldurimplic nlocuirea sa cu un debit echivalent de ap de adaos;!"cheltuieli suplimentare legate de tratarea chimic a suplimentului de

ap de adaos pn la nivelul impus de calitatea apei de alimentare acazanelor.

n cazul apei fierbini, se poate considera c aceasta se returneazintegral i impurificat. Cnd apar pierderi de ap n reea i uneleimpurificri ale celei returnate, pretratarea apei la sursa de cldur necesitnumai o dedurizare.

Cnd ca agent termic se utilizeaz aburul, orice pierderi de agent sauimpurificarea condensatului returnat necesit nlocuirea cu ap de adaos,tratat chimic n prealabil. Chiar i la returnarea condensatului pur este


23/161


23

necesar o pretratare naintea introducerii acestuia n circuitul apei dealimentare a cazanelor.

Ca urmare, utilizarea aburului ca agent termic, comparativ cu apafierbinte, conduce la un consum suplimentar de ap de adaos i la mrireacorespunztoare a capacitii instalaiilor de tratare chimic a acesteia.

b) Schemele pentru racordarea consumatorilor depind de parametriimaximi ai agenilor termici admii de aparatele consumatoare.

La temperaturi reduse ale agenilor termici, sub C0100 , schemele deracordare ale consumatorilor sunt mult mai simple n cazul apei fierbini

dect n cazul aburului, deoarece lipsete gospodria de colectare i returnarea condensatului n ntregime.

n cazul utilizrii apei fierbini la temperaturi peste C0150 apar probleme tehnice deosebite fa de cazul folosirii aburului. Astfel, pentruevitarea vaporizrii apei fierbini, este necesar un exces de presiune peste

presiunea de saturaie corespunztoare temperaturii respective. La

temperatura de peste C0150 , presiunea apei n sistem trebuie meninut lapeste 0,6 MPa. Scderea brusc a presiunii poate conduce la vaporizarea apei,ceea ce determina eforturi mecanice suplimentare n punctul respectiv.

Acest fenomen poate apare mai ales n dou puncte ale sistemului dealimentare cu cldur:

!"la robinetele de comand de pe conducta de alimentare a aparatelorconsumatoare;!"la aspiraia pompei de circulaie.

Rezulta c, n cazul apei fierbini sub presiune instalaiile de racordareale consumatorilor sunt mai complicate dect n cazul aburului, necesitndinstalaii i msuri tehnice suplimentare.

c) Complexitatea problemelor de exploatare ale sistemelor de

alimentare cu cldur , care n cazul aburului sunt amplificate de variaiadebitelor la consumatori .Pentru consumatorii funcionnd n regim intermitent, n dou

schimburi, acestea conduc la apariia condensului n conducte dup perioadade ntreruperi, ceea ce determin producerea loviturilor de berbec cu avariilecorespunztoare.

d) Reglarea cantitii de cldur livratconsumatorilor n cazul apeifierbini, se face centralizat prin variaia temperaturii i a debitului, ceea ce


24/161


24

este mai complicat dect n cazul aburului, unde reglajul se poate facesimplu prin laminare la aparatul consumator.

e) Transportuli distribuia la distan a apei fierbini se face cuajutorul pompelor de circulaie, care permit atingerea unor distane deordinul zecilor de kilometri. n cazul aburului, distanele de transport suntlimitate la ordinul kilometrilor, datorit presiunii iniiale mari pe caretrebuie s o aib la sursi a posibilitii condensrii acestuia pe traseu

pnla consumator. f) Domeniul de aplicabilitate a aburului este mai mare, putnd

asigura simultan consumuri termice cu parametri diferii, ceea ce n cazulapei fierbini este limitat.

Avnd n vedere aceste aspecte tehnice principale, rezult c alegereanaturii agentului termic pentru procesele de medie temperatur ntre apafierbinte i abur se poate face pe baza unor calcule tehnico-economice.

2.3.2. Comparaia energetic ntre utilizarea aburului sau a apei fierbinica agent termic de transport

Se urmrete s se pun n eviden cantitatea de clduri de energieelectric livrat n funcie de natura agentului termic.

Schemele de principiu pentru alimentarea cu cldur n cele douvariante analizate sunt prezentate n fig.2.1 i 2.2.

n ambele variante, se consider c necesarul de cldur alconsumatorului este 2q cu durata anuala de utilizare , realizat la nivelele

termice 2t i 2t .Analiza energetic comparativ se face avnd n vedere urmtoarele

etape:Varianta

Abur Ap fierbinte

1. Parametrii aburului prelevat din turbine.Se constat c, din punct de vedere al parametrilor aburului prelevat

din turbine:

( ) ( )afttabtt tPtP ,, > ,


25/161


25


26/161


26

Fig. 2.1. Schema termic de principiu a utilizrii aburului ca agent

termic de transport:

CA-cazan de abur; T-turbin; GE-generator electric; IRR-instalaie de reducere-rcire;AC-aparat consumator; OC-oal de condensat; RC-rezervor de condensat; PC-pomp de

condensat


27/161


27

Fig. 2.2. Schema termic de principiu a utilizrii apei fierbini ca agent

termic de transport:

CA-cazan de abur; T-turbin; GE-generator electric; SB-schimbtor de cldur de baz;CAF-cazan de ap fierbinte; AC-aparat consumator; PR-pomp de reea


28/161


28

n care tt este valoarea temperaturii aburului supranclzit, prelevat din

turbine la presiunea tP, n condiiile destinderii reale (politrope).

Valorile mai mari ale tP i tt , n cazul utilizrii aburului ca agent termic,

conduce la reducerea producerii energiei electrice de debitul de abur destinspn la priza turbinei , deoarece aftabt hh > .

2. Calculul puterii electrice produse de turbine pe seama debitelor decldurlivrate n cele doucazuri de agent termic se face cu relaiile:

gmabttt hhDP = 0 ; gmafttt hhDP = 0 ,

n care tD i tD sunt debitele de abur prelevate din turbine n cele dou

variante, [kg/s]; 0h - entalpia aburului viu la intrarea n turbine, [kJ/kg]; abth

i abth - entalpia aburului prelevat din priza turbinei n urma destinderii reale

pn la presiunea abtP (pentru abur), respectiv pn la aftP (pentru ap

fierbinte), iadtt hhhh = 00 ; adth - entalpia aburului prelevat din

turbine n urma destinderii adiabate pn la presiunea tP, [kJ/kg]; i -

randamentul intern al turbinei; m i g - randamentul mecanic, respectiv

randamentul generatorului electric.Comparnd puterile electrice produse n cele dou cazuri de utilizare a

agentului termic, calculele arat c:

( ) ( )aftabt PP < ,

deoarece aftabt hh > .

Diferena ( ) ( )abtaftt PPP = se mrete pe msur ce crete

distana de transport.3. Determinarea puterii electrice consumate pentru vehicularea

agentului termic de ctre pompele de condensat PC (n cazul aburului) i dectre pompele de reea n cazul apei fierbini:


29/161


29

( ) [ ]( ) [ ],,22

;,

;,

;,

PaPllP

PPPPP

kWPG

P

PallPPP

kWPD

P

ACrCETsp

rACrdCETPR

PR

PRr

CETrsprcPC

PC

PCc

++=

=+++=

=

+==

=

n care PCP este presiunea dezvoltat de pompa de condensat; PRP -

presiunea dezvoltat de pompa de reea; D - debitul de abur egal cu debitulcondensatului returnat; G - debitul de ap fierbinte de reea; rcP - pierderea

de presiune n reeaua de condensat; ,,,, rACrdCET PPPP -pierderile de presiune in reelele din CET, respectiv n reeaua de ducere, laaparatul consumatori n reeaua de ntoarcere; spP - pierderile specifice de

presiune; CETl - lungimea reelei din CET; rl - lungimea reelei de returnare a

condensatului.Neglijndu-se diferena de presiune ACP care trebuie asigurata la

aparatul consumator (aceasta nu depete valoarea ACP = 0,2...0,3 MPa),

rezult:

2

PC

PR

PP .

Determinnd debitul de agent termic vehiculat cu formulele:

( ),,;,

11

1

11

1

=

=

s

kg

ttc

qG

s

kg

hh

qD

in care 11, hh sunt entalpiile aburului la presiunea 1P la aparatul

consumator; 11, tt - temperaturile apei fierbini la aparatul consumator; c -cldura specific a apei, [kJ/kg.K], rezult:

( )11

11

ttc

hh

D

G

= .


30/161


30

Pentru ,75,180130 002 CtCt AC !! == deci Ct0

1 187135!= i

pentru Ct ACS0

, 1510!= , rezult kgkJhh 1987216411 != . n cazul

apei fierbini la Ctt 011 8040!= , corespunde

( ) kgkJttc 32416711 != , unde ACft este diferena final de

temperatur pe aparatul respectiv; ACSt , - gradul de supranclzire impus

aburului de ctre consumator, se constat:

oriDG 613

32416719872164

!

!

! = .

innd seama de valorile curente ale rapoartelor debitelorG/Di alepresiunilor produse de pompe PCPR PP , n ipoteza considerrii ac =

i PRPC = , se poate trage concluzia c:

( ) 12266132 !! ==

=

PC

PR

c

r

P

P

D

G

P

P,

adic puterea electric consumat de pompele de reea de ap fierbinte este decca 12...26 ori mai mare dect cea consumat de pompele de condensat.

4. Puterea electric livrat reprezint diferena ntre putereaelectricprodusi cea consumatpentru pompare:

( ) ( ) ( ) ( ) .,;, kWPPPkWPPP raftafcabtab ==

Diferena de putere electric P livrat ntre cele dou variante deagent termic pentru transport este:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) [ ]kWPPPPPPP crabtaftabaf ,== .

Calculele efectuate n condiiile normativelor n vigoare conduc laconcluzia c ( ) ( )abtaft PP > , cr PP > i ( ) ( ) ( )crabtaft PPPP > , deci

( ) ( )abaf PP > . Prin urmare, apa fierbinte conduce la o putere electric livrat


31/161


31

n sistem mai mare dect n cazul aburului. Diferena de putere P creteodat cu distana de transport a cldurii.

Concluzia general, n vederea comparaiei energetice ntre utilizarea

aburului sau a apei fierbini ca agent termic de transport se poate face pe baza

rezultatelor obinute anterior.

Puterea produs de turbin:

( ) ( )abtaft

PP > .

Puterea electric consumat pentru vehicularea agentului termic:

cr PP > .

Puterea electric livrat:

( ) ( )abaf PP > .

Dei puterea electric consumat este inferioar n cazul aburului

comparativ cu cea din cazul apei fierbini utilizat ca agent termic, ultima

concluzie are o importan deosebit.

Varianta folosirii apei fierbini ca agent termic de transport este mai

eficient, deoarece la aceeai sarcin termic q, pentru ambele variante,

puterea electric livrat este superioar.

2.3.3. Alegerea parametrilor agenilor termici de transport pentru procesele

de medie temperatur

Pentru valori optime ale parametrilor agentului termic la aparatul

consumator, rezult c parametrii la surs sunt determinai de pierderile de


32/161


32

presiune i temperatur la transport, cum este cazul aburului, sau numai de

pierderile de temperatur, n cazul apei fierbini .

Optimizarea pierderilor de temperatur, indiferent de natura agentului

termic, nseamn stabilirea grosimii optime a izolaiei termice.

Optimizarea pierderilor de presiune presupune determinarea

diametrului optim al conductei de transport. n ambele cazuri, optimizarea

trebuie sa in seama i de efectele asupra sursei de alimentare cu cldur. De

aceea, cderile optime de temperaturi presiune n reea se determin prinminimizarea funciei obiectiv alese, care este reprezentat de expresia

cheltuielilor totale actualizate CTA , scris pentru ansamblul sistemului de

alimentare cu cldur (sursa de cldur, sCTA , i reeaua de transport, rCTA ):

[ ]leiCTACTACTA rs min,=+= .

n funcie de natura agentului termic i al tipului sursei de alimentare

cu cldur, sunt de remarcat urmtoarele aspecte caracteristice: n cazul aburului ca agent termic, cei doi parametri (presiunea i

temperatura) sunt corelai. Deci valorile optime ale pierderilor de presiune i

temperatur n reea trebuie calculate simultan.

Cnd sursa de cldur este o CET, calculele arat c elementul decisiv

stabilirea parametrilor aburului prelevat la priza turbinei este pierderea de

presiune n reea . Cu ct crete presiunea aburului prelevat din turbin, cu

att crete gradul su de supranclzire, deci crete diferena ntre

temperatura sa i cea impus de optimizarea pierderilor de temperatur n

reea.

La presiunea MPaPs 6,0 , gradul de supranclzire a aburului la

ieirea din turbin este de cca 60...800C. Aceast valoare este suficient

pentru prevenirea condensrii aburului n conductele lungi (de ordinul 2...4

km).


33/161


33

Cnd alimentarea cu abur se face de ctre CT, presiunea aburului n

distribuitorul reelei este determinat de presiunea nominal a tipului de

cazan folosit. De aceea, n acest caz, cderea disponibil de presiune n

reeaua de abur este egal cu 10 PP , unde 0P este presiunea aburului produs

de cazane;

1P- presiunea aburului necesar pentru funcionarea celui mai deprtat aparat

consumator de cldur.

Utilizarea n ntregime a cderii disponibile de presiune poate conducela viteze de circulaie mai mari dect cele recomandate pentru calculul

mecanic al conductelor. De aceea, dup efectuarea calcului, n ipoteza

utilizrii totale a cderii disponibile de presiune 10 PP , este necesar s se

fac un calcul de verificare a vitezei corespunztoare a aburului. Dac aceasta

este mai mare dect valoarea maxim admis, atunci se stabilete alt

presiune a aburului n distribuitorul CT.

n cazul utilizrii apei fierbini, pierderile de presiune n reea sunt

acoperite de pompele de circulaie, neinfluennd regimul su termic. Caurmare, valoarea optim a pierderilor de presiune se poate determina

indiferent de valoarea optim a pierderilor de temperatur. Aceasta este

determinat de minimul funciei obiectiv care urmrete determinarea

diametrului optim al conductei; se ine seama, pe de o parte, de costul

energiei de pompare ca funcie de pierderile de presiune rP i, pe de alt

parte, de investiiile i cheltuielile anuale de exploatare aferente reelei de

transport, i de investiiile necesare care sunt funcie de diametrul i lungimea

reelei.

2.4. Agenii termici pentru procesele de nalt temperatur

Pentru alegerea naturii agentului termic n cazul regimurilor termicede funcionare a aparatului consumator mai mari de 1800C, trebuie s se inseama de faza n care are loc transferul de cldur: lichid sau de vapori.


34/161


34

Faza de vapori permite transferul unor debite specifice de cldur(cldura specific masic), mai mari dect n faza lichid. Utilizarea acesteifaze este recomandat atunci, cnd condiiile tehnologice impun nclzireauniform a produselor.

Sistemele de alimentare cu cldur, utiliznd faza lichid, suntrecomandate cnd este necesar realizarea unei game largi de temperatur ntimpul desfurrii procesului tehnologic .

n intervalul de temperatur 180...4000C poate fi utilizat att fazalichid, ct i cea de vapori. Este foarte posibil ca o eventuala combinaie

ntre cele dou faze s fie superioar fiecrei din ele luate separat.Pentru intervalul de temperaturi 400...5400C sunt utilizai numai

ageni termici anorganici n stare lichid. Alegerea se face dup ce s-austabilit temperatura i faza n care se face transferul de cldur, innd seamai de urmtorii factori:

!"investiiile pentru realizarea instalaiei de transfer de cldur;!"toxicitatea i efectele asupra mediului ambiant;!"inflamabilitatea;!"stabilitatea termic care se modific n timp;!"punctul de congelare;!"proprietile corozive i de depuneri;!"consumul de energie pentru pompare.

Lundu-se n considerare proprietile fizico-chimice de transfer acldurii se recomand folosirea urmtorilor ageni termici:

!"pentru temperaturi ntre 150...3200C - uleiurile derivate din petrol;!"n intervalul 260...4000C se recomand amestecurile de sruri

organice n stare lichid, avnd o bun stabilitate termic;!"la temperaturi de peste 4000C se pot folosi unele fluide organice de

natursintetic;!"pn la 4250C se folosesc compuii pe bazde siliciu;!"n intervalul 400...5400C se recomand amestecurile de sruri

organice n stare lichid;!"n gama temperaturilor 540...10000C se folosesc mercurul i alte

metale n stare lichid(sodiu,potasiui amestecuri ale acestora).


35/161


35

CAPITOLUL 3

SISTEME DE TRANSPORT AL AGENILOR TERMICI

3.1. Reele de termoficare

3.1.1. Sisteme cu ap

Pentru transportarea cldurii la distane mari n calitate de agenitermici se folosesc apai aburul.

Sistemului de alimentare cu ap i sunt caracteristice: producereacombinat specific mare de energie electric n baza consumului de cldur,

pstrarea condensatului la centrale electrice, posibilitatea transportuluicldurii la distane mari, posibilitatea reglrii centrale a sarcinii termice

principale prin variaia regimului termic hidraulic; un randament mai ridicatdatorit lipsei n aparatele de consum a pierderilor de condens i abur;capacitatea de acumulare ridicat a sistemului cu ap.

Dezavantajele principale ale sistemelor cu ap sunt: consumul maimare de energie electric pentru refulare n comparaie cu returnareacondensatului n sistemele cu abur (acest dezavantaj are o importan mare,cnd alimentarea cu cldur se face n mod direct de la CT; n cazultermoficrii consumul sporit de energie electric pentru refularea apei esteacoperit de ctigul la producerea combinat de energie electric la centralaelectric), sensibilitatea sporit fa de avarii, scprile de agent termic dinsistemele cu ap sunt de 20-40 de ori mai mari, dect n reelele cu abur dincauza densitii mai mari a fluidului de transport; masa mai mare a agentuluitermic i legtura hidraulic rigid dintre toate punctele sistemului ce esteasociat cu pericolul creterii presiunilor admisibile n punctele terminale i

inferioare ale sistemului.Reelele termice cu ap se folosesc, de regul, pentru acoperireanecesarului de cldur pentru nclzire i ventilare, necesarului de cldur

pentru prepararea apei fierbini i a necesarului de cldur industrial de joastemperatur (100C).


36/161

Capitolul 3. Sisteme de transport al agenilor termici

36

Sistemele cu ap pentru alimentarea cu cldur se clasific n sistemenchise (fig.3.1) i deschise (fig.3.2).

n sistemele nchise apa, care circul n reeaua termic, se folosetedoar ca agent termic, ns nu se preleveaz din reea. n sistemele deschiseapa, care circul n reeaua termic, se folosete ca agent termic, ns se

preleveaz din reea parial sau integral, pentru alimentarea cu ap fierbinte in scopuri tehnologice.

Avantajele principale ale sistemelor cu ap nchise pentrualimentarea cu cldur sunt urmtoarele: calitatea stabil a apei fierbini,

care este admis n aparatele de consum i care nu se deosebete de calitateaapei reci din reea; simplitatea controlului sanitar al instalaiilor locale dealimentare cu ap fierbinte i a controlului etaneitii sistemului determoficare.

Dezavantajele principale ale sistemelor nchise de alimentare cucldursunt: complexitatea echipamentelori exploatrii punctelor de livrarea apei fierbini; coroziunea instalaiilor locale de alimentare cu ap fierbintedin cauza admisiei n ele a apei de reea nedeaerate; formarea crustei n

prenclzitoarele ap-api n conductele instalaiilor locale de alimentare cuap fierbinte n cazul apei de reea cu duritate temporar (Dc5 mgechv/kg).

n cazul unei caliti determinate a apei de reea n sistemele nchise

de alimentare cu cldur se impune luarea unor msuri de ridicare arezistenei anticorozive a instalaiilor locale de alimentare cu ap fierbinte sauinstalarea n punctele de livrare a unor dispozitive speciale de dezoxidare saude stabilire a apei de reea i de protecie contra nnmolirii.

Avantajele principale ale sistemelor cu ap deschise pentru

alimentarea cu cldur sunt: posibilitatea folosirii pentru alimentarea cu apfierbinte a instalaiilor care realizeaz procese termice industriale de joastemperatur (


37/161


37

Fig. 3.1. Sisteme cu ap nchise pentru alimentarea cu cldur

(legenda este dat n continuare)


38/161


38

volumului acestuia; complicarea posibilitii de control a etaneitiisistemului de alimentare cu cldur.

Activitatea coroziv a apei de reea fierbinte, netratate estecaracterizat de trei parametri principali [77]:

Fig. 3.1. Sisteme cu ap bitubulare nchise pentru alimentarea cucldur(continuare):

a-sistem dependent fr amestecare pentru alimentarea unei instalaii de nclzire; b-sistemdependent cu amestecare cu jeturi pentru alimentarea unei instalaii de nclzire; c-sistemdependent cu amestecare cu pompe pentru alimentarea unei instalaii de nclzire; d-sistemindependent pentru alimentarea unei instalaii de nclzire; e-sistem pentru alimentarea cuap fierbinte cu acumulator superior; f-sistem pentru alimentarea cu ap fierbinte cu

acumulator inferior;g-sistem paralel de instalaie de alimentare cu ap fierbinte i instalaiede nclzire n schem dependent cu amestecare cu jeturi; h-sistem mixt n dou trepte deinstalaie de alimentare cu ap fierbinte i instalaie de nclzire n schem dependent cuamestecare cu jeturi; i-sistem n dou trepte n serie de instalaie de alimentare cu apfierbinte i instalaie de nclzire n schem dependent cu amestecare cu jeturi; j-sistem

preconectat de instalaie de alimentare cu ap fierbinte i instalaie de nclzire n schemdependent cu amestecare cu jeturi; k-sistem n dou trepte de instalaie n schemdependent cu amestecare cu jeturi i pompe i de instalaie pentru alimentarea cu apfierbinte a unei instalaii de nclzire; l-sistem n dou trepte de instalaie n schemindependent i de instalaie pentru alimentarea cu ap fierbinte a unei instalaii denclzire; 1-acumulator de ap fierbinte; 2-robinet de aerisire; 3-robinet de ap; 4-radiator

pentru nclzire; 5-supap de reinere; 6-nclzitor; 7,8-prenclzitoare de ap fierbinte atreptelor inferioare i superioare; 9-prenclzitor; 10-rezervor de expansiune; 11-regulator

de presiune tip dup sine; 12-14-regulatoare de debit, temperaturi regim de nclzire;15-elevator; 16-pomp; 17-pomp de alimentare; 18-pomp de reea; 19-regulator dealimentare; 20-prenclzitor de termoficare; 21-cazan de vrf


39/161


39

Fig.3.2. Sisteme cu ap bitubulare deschise pentru alimentarea cucldur:

a-sistem dependent fr amestecare pentru alimentarea unei instalaii de nclzire; b-sistemdependent cu amestecare cu jeturi pentru alimentarea unei instalaii de nclzire; c-sistemdependent cu amestecare cu pompe pentru alimentarea unei instalaii de nclzire; d-sistemindependent pentru alimentarea unei instalaii de nclzire; e-sistem pentru alimentarea cuap fierbinte cu acumulator superior; f-sistem pentru alimentarea cu ap fierbinte cuacumulator inferior;g-sistem de instalaie n schem dependent cu amestecare cu jeturi iinstalaie cu reglare independent de alimentare cu ap fierbinte a unei instalaii denclzire; h-sistem de instalaie n schem dependent cu amestecare cu pompe i instalaiecu reglare dependent de alimentare cu ap fierbinte a unei instalaii de nclzire; i-sistemde instalaie n schem dependent cu amestecare cu pompe i instalaie de alimentare cuap fierbinte a unei instalaii de nclzire cu rezisten permanent la intrare; j-sistem deinstalaie n schem dependent cu amestecare cu pompe i instalaie cu reglareindependent de alimentare cu ap fierbinte a unei instalaii de nclzire; k-sistem deinstalaie n schem independenti instalaie cu reglare independent de alimentare cu apfierbinte a unei instalaii de nclzire; 1-acumulator de ap fierbinte; 2-robinet de aerisire;3-robinet de ap; 4-radiator pentru nclzire; 5-supap de reinere; 6-debitmetru; 7-pre-nclzitor; 8-vas de expansiune; 9-regulator de debit; 10-conduct de ocolire (by-pass);11-regulator de temperatur; 12-regulator al regimului de nclzire; 13-elevator; 14-pomp;15-pomp de alimentare; 16-pomp de reea; 17-regulator de alimentare; 18-prenclzitorde termoficare; 19-cazan de vrf; 20-dispozitiv de pornire; 21-rezisten hidraulic

permanent; 22-amestector


40/161


40

1) indicele de saturare a apei cu carbonat de calciu (indicele desaturaieJ);

2) concentraia de oxigen O2 dizolvat n ap, [kg/kg];3) concentraia sumar n ap a clorizilori sulfailor Cl + SO4,

[mg/kg].Indicele de saturaie

J = pH - pHS , (3.1)

n care pH este indicele real al concentraiei ionilor de hidrogen (conformanalizelor apei);pHS indicelepH a apei n starea de saturaie n echilibrucu carbonat de calciu.

InegalitateapH


41/161


41

Tabelul 3.1

Metode recomandate de tratare a apei pentru alimentarea centralizatcu ap fierbinte n sistemele nchise de alimentare cu cldur

Indicii de calitate a apei iniiale dereea (medii pe an)

Metode de tratare anticorozivi anticrust aapei n funcie de calitatea materialului

conductelor

Indicele desaturaie cucarbonat de

calciu J la60C

Cl + SO4),mg/kg

Gradul deoxidare cu

permanganat de

potasiumgO2/kg

Conductedin oel fr

nveliurimpreun cu

conductelezincate

Conductezincate

Conducte de oelcu nveliuri

inferioarenemetalice sau evi

din mas plastictermostabil

J


42/161


42

n funcie de numrul de conducte amplasate n paralel i folositepentru transportul agenilor termici, sistemele cu ap pentru alimentarea cucldur se clasific n sisteme monotubulare (fig.3.3 i 3.4), bitubulare(fig.3.1i 3.2), tritubularei multitubulare. Numrul de conducte n sistemuldeschis de alimentare cu cldur este una, iar n cele nchise dou.

Alegerea sistemului de alimentare cu cldur (nchis sau deschis) seface n baza calculelor tehnico-economice, inndu-se cont de calitatea apeide reea iniiale (de adaos), de gradul de asigurare cu ap i de condiiaobligatorie de meninere a calitii necesare a apei fierbini la consumatori.Sistemul nchis are o utilizare prioritar pentru urmtoarele valori ale

indicilor apei iniiale de reea: indicele de saturaie J> 0,5, duritateatemporarDc < 7 mg-echv/kg, (Cl+SO4) < 200 mg/kg.

Sistemul deschis are o aplicare prioritar la gradul de oxidare a apeiiniiale de reea O< 4 mg/kg.

La transportul de curs lung a agenilor termici n zonele cu sarcinde alimentare cu ap fierbinte la existena n vecintatea CET sau CT asurselor de ap cu grad sczut de oxidare (O


43/161


43

economic este argumentat folosirea sistemului deschis de alimentare cucldur cu tranzit monotubular (ntr-o direcie) i cu reea termic urban

bitubular.

3.1.2. Sisteme cu abur

Sistemele cu abur de alimentare cu cldur sunt de dou tipuri: cureturnarea condensatului (fig.3.5 i 3.7) i fr returnarea acestuia (fig.3.6). nsistemele cu returnarea condensatului acesta este evacuat din aparateleconsumatoare n recipiente de colectare, din care printr-o conduct decondensat este returnat la centrala electric. n sistemele fr returnarea

Fig.3.4. Sistem cu ap pentru alimentarea cu cldur cu reeamonotubular de transport i cu reea bitubular de distribuie:

a- sistem de instalaie n schem dependent cu amestecare cu jeturi i pompe i instalaiecu reglare independent de alimentare cu ap fierbinte a unei instalaii de nclzire; b-sistemde instalaie n schem independenti instalaie cu reglare independent de alimentare cuap fierbinte a unei instalaii de nclzire; 1-acumulator de ap fierbinte; 2-robinet deaerisire; 3-robinet de ap; 4-radiator pentru nclzire; 5-supap de reinere; 6-prenclzitor;7-regulator de temperatur; 8-regulator al regimului de nclzire; 9-elevator; 10-pomp;11-pomp de alimentare; 12-staie de tratare chimic a apei; 13-prenclzitor determoficare; 14-condensator; 15-pomp de reea din CET; 16-pomp de reea pentrualimentarea cazanului de vrf; 17-regulator de alimentare; 18-regulator de drenaj; 19-de-aerator; 20-cazanul de vrf din CET; 21-central termic raional de vrf; 22-regulator dedebit; 23-cazan energetic; 24-turbin de termoficare; 25-generator electric


44/161


44

condensului acesta este evacuat din aparatele consumatoarelori se folosetede consumatori pentru alimentarea cu ap fierbinte.

n funcie de numrul de conducte cu abur amplasate paralel sistemelecu abur se clasific n sisteme monotubulare, tubulare i multitubulare. nsistemele cu abur monotubulare (fig.3.5 i 3.6) aburul este admis n toateaparatele consumatoare printr-o conduct comun. Sistemele cu aburmonotubulare sunt utilizate n cazurile, cnd toi consumatorii au necesitateade abur de aceiai presiune, sarcina termic este contant n decursulntregului an i cnd sunt admise ntreruperile n alimentarea consumatorilorcu abur.

Sistemele cu abur bitubulare se folosesc cnd nu se admitentreprinderea n alimentarea cu abur (fig.3.7). Sistemele cu abur bitubulare

permit s se asigure consumatorilor livrarea aburului n decursul ntreguluian, oprind pentru reparaii fiecare din conducte n parte; s se livrezeconsumatorilor abur cu diverse presiuni; n perioadele cu sarcini termice

Fig.3.5. Sistem cu abur monotubular cu returnare de condensat pentrualimentarea cu cldur:

a-sistem de alimentare cu abur a instalaiei de nclzire n schem dependent; b-sistem dealimentare cu abur a instalaiei de nclzire n schem dependent; c-sistem de alimentarecu abur a instalaiei de alimentare cu ap fierbinte; d-sistem de alimentare cu abur aaparatelor tehnologice; e-sistem de alimentare cu abur a aparatelor tehnologice cutermocompresie local; 1-instalaie de reducere-rcire (IRR); 2-supap de reglare; 3-dis-

pozitiv de nclzire; 4-robinet de aerisire; 5-robinet de ap; 6-oal de condensat; 7-supapde reinere; 8-rezervor de condensat; 9-pomp; 10-prenclzitor; 11-rezervor deexpansiune; 12-acumulator de ap fierbinte; 13-aparat tehnologic; 14-termocompresormecanic; 15-turboinstalaie; I-conduct de abur; II-conduct de condensat


45/161


45

reduse (de exemplu, vara) s se opreasc una din conducte i astfel s sereduc pierderile termice ale reelei.

Sistemele de colectare a condensului se clasific n sisteme nchise(fig.3.8) i sisteme deschise (fig.3.9). n sistemele nchise condensul dinconducta de condens i din recipientele de colectare se afl sub presiuneexcedentari nu comunic cu atmosfera. Presiunea excedentar a pernei deabur n recipientele de colectare a condensului se adopt n intervalul de 5-10kPa. n sistemele deschise condensul comunic cu atmosfera. Dezavantajulsistemelor deschise este coroziunea conductelor de condens cauzat deoxigenul dizolvat n condens.

Pentru reducerea aerrii condensului din sistemul deschis se aplic

urmtoarele msuri: temperatura condensului admis n recipientele deselectare se menine aproape de 100C; condensul se introduce nrecipientele de colectare sub nivelul de lichid; n recipientul de colectare seamplaseaz un corp plutitor pentru reducerea considerabil a suprafeei decontact al condensului cu aerul.

Fig.3.6. Sistem cu abur monotubular fr returnare de condensatpentru alimentarea cu cldur:

a-sistem de alimentare cu abur a instalaiei de nclzire cu ap i a instalaiei dealimentare cu ap fierbinte; b-sistem de alimentare cu abur a instalaiei de nclzire cuabur i a instalaiei de alimentare cu ap fierbinte; c-sistem de alimentare cu abur ainstalaiei de alimentare cu ap fierbinte; I-conduct de abur; 2-supap de reglare; 3-dis-

pozitiv de nclzire; 4-robinet de aerisire; 5-robinet de ap; 6-oal de condensat; 7-supapde reinere; 11-rezervor de expansiune; 12-acumulator de ap fierbinte; 13-injector de

abur; 14-prenclzitor cu jet


46/161


46

Fig.3.7. Sistem cu abur

bitubular cu returnare decondens pentru alimentarea cu

cldur:

I-conduct de abur de nalt presiune;II-conduct de abur de joas presiune;

III-conduct de condensat; 1-instalaiede reducere-rcire (IRR); 6-oal decondensat; 7-supap de reinere; 8-re-zervor de condensat; 9-pomp; 13-apa-rat tehnologic; 15-turboinstalaie; 16-ca-zan; 17-deaerator; 18-staie de tratarechimic a apei

Fig.3.8. Instalaie nchis decolectare a condensatului:

1-rezervor de condensat de tip nchis;2-regulator de presiune tip dup sine;3-regulator de presiune tip pn la sine;4-prenclzitor de ap cu abur; 5-pomp decondensat; 6-regulator de nivel; 7-oal decondensat

Fig.3.9. Instalaie deschis decolectare a condensatului:

1-rezervor de condensat; 2-prenclzitorap-ap; 3-pomp de condensat; 4-oal decondensat; 5-plutitor


47/161


47

3.1.3. Scheme de reele termice

Schemele reelelor termice depind de amplasarea surselor de cldur(CET sau CT) n raport cu zona de consum de cldur, caracterul sarciniitermice a zonei i natura agentului termic.

La alegerea schemei reelei termice se pornete de la condiiile desiguran i economicitate insistnd la obinerea unei configurri ct maisimple a reelei i lungimii minime a conductelor. n cazul, cnd conform

caracterului procesului tehnologic sunt admise opriri scurte n livrareaaburului (pn la 24 h), cea mai economici mai sigur este amplasarea uneiconducte monotubulare de abur cu conduct de condensat.

Reelele de ap urbane deservesc un numr mare de consumatori mii de cldiri conectate, dispersate pe o suprafa mare. n legtur cu aceasta

pentru reducerea pierderilor posibile de ap de reea n timpul avariilor nmagistrale se instaleaz robinete-van (cu acionri electrice sau acionri dela distan) att la ieirea din central, ct i peste unele intervale n lungulmagistralei. n magistralele de ap de tranzit care nu au ramificaii,robinetele-van se instaleaz dup fiecare 2-3 km (secionarea magistralelor).n sectoarele magistralei care are ramificaii robinetele-van se instaleaz

peste una sau dou ramificri. Robinete-abur se instaleaz de asemenea ntoate ramificaiile n locurile conectrii acestora la magistral.Magistralele nvecinate ale reelelor termice cu ap trebuie s fie

blocate cu puni de ocolire cu capacitatea de trecere calculat pentrurezervarea n caz de avarie. n cazurile necesare n puni sau n sectoarelereelelor magistrale se instaleaz staii de pompare de rezerv.

n condiiile de avarie se admite reducerea alimentrii cu cldur pnla 70% din necesarul sumar de calcul (maxim orar pentru nclzire i mediusptmnal pentru alimentarea cu ap fierbinte). Pentru ntreprinderile, lacare nu se admit ntreruperi n alimentarea cu cldur, trebuie prevzutescheme dublate sau inelare de reele termice.

Valorile de calcul ale debitului de cldur n regim de avarie trebuies se stabileasc n corespundere cu regimul de lucru al ntreprinderilor.

Timpul, [h], necesar pentru restabilirea sectorului avariat al reeleitermice magistrale ngropate n sol se calculeaz cu formula:

r= 6. [1 + (0,5 + 1,5.l).d1,2], (3.3)


48/161


48

n care l este lungimea seciei dintre robinetele-van, [km]; d - diametrulconductei [m].

Timpul r include stabilirea locului deteriorrii, localizarea secieideteriorate a magistralei, drenarea din aceasta a apei de reea, efectuareareparaiei, umplerea cu ap de reea, punerea n funciune.

Pentru restabilirea funcionrii unei conducte termice magistrale cudiametrul de 0,6 m, distana dintre robinetele-van de secionare de 3 km,sunt necesare cca 18 h. n acest timp, dac consumatorii dispun de sistemautomatizat de circulaie a apei i dac uile de intrare de la scrile blocurilor

sunt nchise, nu apare pericolul ngherii instalaiilor de nclzire a cldirilorlocative i sociale.n condiiile

considerate pentru reeleletermice cu diametrul de 600mm i mai puin se aplicschema radial cu reducereadiametrului conductelor pemsura distribuiei apei nramificaii (fig.3.10). Acesttip de reea este cel mai

ieftin, necesit cel mai redusconsum de metal i estesimpl n exploatare. Dinaceiai cauz n reeleletermice alimentate de CETde putere mare cu ctevamagistrale de diametru marese prevd puni de blocarentre magistrale i staii de pompare de rezerv numai n sectoarele cudiametrul mai mare de 600 mm (fig.3.11).

n cldirile din categoria special, la care se refer spitalele,

instituiile precolare, muzeele artistice, pentru cazurile de avarie n reeauatermic trebuie s fie prevzut posibilitatea alimentrii de 100% cu cldurde la sursele de rezerv (centralele termice locale, microcentralele, instalaiide nclzire cu gaze i cu energie electric) sau sistemele de nclzire aleacestor cldiri trebuie s fie conectate la conducte alimentare de la doumagistrale independente ale reelei termice.

La alimentarea cu cldur a oraelor mari de la mai multe CET seprevede rezervarea reciproc a acestora prin conectarea cu legturi de blocare

Fig. 3.10. Reea termic radial


49/161


49

a magistralelor cu diametru mare a acestora CET (fig.3.12). n acelai sistempot fi interconectate reelele termice ale unor CET i CT mari (raionale sauindustriale).

Independent delegturile de blocuri dintre

magistrale n oraele cusarcin dezvoltat dealimentare cu ap fierbinteeste raional ncadrarea unor

puni de ocolire ntreramificaiile vecine dininteriorul cartierelor pentrurezervarea sarcinii de apfierbinte n perioadareparaiilor de var areelelor termice.

3.2. Elemente componente ale reelelor de termoficare

Elementele componente ale reelelor de termoficare sunt: evile,fitingurile, armturile, elementele de asamblare, suporturile, compensatoarelede dilatare i aparatura de msur, control, reglare i automatizare, proteciile(fig.3.13).

Fig.3.11. Schema unei reele termice cu puni de blocare i cu substaii

de pompare de rezerv (sursa de cldur CET de 500MWcu debit

de cldur de 1800MJ/s, raza de aciune - 15 km)

Fig.3.12. Reea termic inelar n care sunt

ncadrate trei CET-uri


50/161


50

evile constituie elementele componente principale ale reelelor determoficare i servesc la confecionarea tronsoanelor poriunilor rectilinii aletraseului conductei.

Fitingurile, denumite i elemente fasonate, sunt folosite n scopul

modificrii seciunii de curgere a fluidului prin conduct, a schimbriidireciei traseului acesteia, precum i a realizrii ramificaiilor necesare.

Armturile servesc pentru separarea diferitelor poriuni de reea, lamodificarea debitului i parametrilor agentului termic, la asigurareaintegritii i funcionabilitii instalaiei n cazul creterii presiunii, laevacuarea condensatului etc.

Elementele de asamblare asigur racordarea elementelor i atronsoanelor de conduct ntre ele, precum i racordarea capetelor conducteila utilajele tehnologice.

Suporturile servesc la rigidizarea conductei n anumite puncte alereelei fa de construciile portante. Ele au rolul de a prelua forele de frecaren reazemele mobile i forele de deformare a compensatoarelor datorategreutii elementului de conduct.

Compensatoarele de dilatare preiau dilatrile termice ale conductelorla variaia temperaturii pereilor acestora.

Aparatura de msur , control, reglarei automatizare este destinatmsurrii i interpretrii mrimilor caracteristice de transport ale fluidului,

Fig. 3.13. Prile componente i dotrile unei reele de conducte


51/161


52/161


52

3.2.2. Armturi ale reelelor de termoficare

Armturile de nchidere se clasific dup tipul organului de nchideren ventile, vanecu clapet, cu cepi cu sertar(fig.3.14).

Ventilele (fig.3.14, a)sunt armturi de nchidere folosite pe conductelela care curgerea are loc ntr-un singur sens. Ele se caracterizeaz prin:

!"etanare bun;!"dimensiuni de gabarit relativ reduse;!"

pierderi de presiune mari (din cauza perturbrii curgerii prinschimbarea direciei de curgere).

Vanele (fig.3.14, b)prezint fa de ventile avantaje legate de:

!"pierderi de presiune mai mici;!"posibilitatea montrii pe conducte n care fluidul i schimb sensul de

curgere;

Fig. 3.14. Tipuri de organe de nchidere:

a-cu ventil; b-cu van; c-clapet-valv; d-cu clapet fluture; e-cu cep;f-cu sertar dedistribuie


53/161


53

!"fore mai mici de acionare.

Dezavantajele vanelor sunt:

!"etanare mai slab;!"dimensiuni de gabarit mai mari;!"uzura rapid a suprafeelor de etanare.

Clapetele de reinere (fig.3.14, ci d) sunt armturi cu clapet valv

i permit circulaia fluidului ntr-un singur sens, mpiedicnd circulaia nsens invers. Robinetele cu cep (fig.3.14, e)sunt armturi simple de nchidere, la

care corpul de nchidere are o micare de rotaie cu realizare n timp scurt icare introduc pierderi de presiune relativ mici.

Dezavantajele acestora sunt:

!"etanarea slab;!"uzura pronunat;!"pericolul de gripare a suprafeelor de etanare.

Armturile de reglare se folosesc pentru modificarea debitului iparametrilor agentului termic din reea fiind integrate n instalaia de reglareautomat.

Cele mai rspndite armturi de reglare sunt ventilele de reglare iclapetele de reglare.

Armturile de siguran se folosesc pentru protecia diferitelorelemente ale reelei mpotriva creterii presiunii peste o anumit valoare. Celemai rspndite armturi de siguran sunt ventilele sau supapele de siguran(fig.3.15). Ele pot fi acionate direct de presiunea fluidului de lucru, etanareafiind asigurat de contragreuti (fig.3.15, a), de impulsul de presiune(fig.3.15, b) i de resorturi (fig.3.15, c).

Oalele de condensatasigur evacuarea condensatului din spaiul careconine i vapori ai fluidului de lucru. Oalele de condensat pot fi [3]:

!"cu plutitor, n care evacuarea condensului este asigurat de un plutitorcare deschide ventilul de evacuare la creterea nivelului condensatului ncorpul oalei i l nchide atunci cnd acesta scade sub o anumit valoare(fig.3.16);


54/161


54

Fig. 3.15. Ventile (supape) de siguran cu acionare direct:

a-cu contragreutate; b-cu impuls; c-cu resort

Fig. 3.16. Oale de condensat cu plutitor:

a-cu plutitor nchis; b-cu vas plutitor deschis; 1-corp; 2-plutitor; 3-ventilde nchidere-deschidere; 4-ventil de aerisire; 5-intrarea amestecului

vapori-condensat; 6-ieirea condensatului


55/161


55

!"termice, care asigur evacuarea condensatului cu ajutorul unor ventileacionate de diferena dintre temperatura aburului i a condensatului prinintermediul unui burduf care i modific dimensiunile proporional cudiferena de temperatur (fig.3.17);

!"termodinamice, n care condensatul care trece prin armtur ridicplcua i iese din armtur(fig.3.18). La curgerea aburului, dincauza vitezei de curgere mai maridect cea a condensatului, ntre

plcu i scaunul acesteia are loc ocdere de presiune, iar n spaiul dedeasupra plcuei ventil presiuneacrete datorit acumulrii de abur,astfel fiind apsat n jos i oprindcurgerea aburului. Placa ventilrmne n poziia nchis pn cndaburul de deasupra acesteiacondenseaz dup care urmeazridicarea plcii.

Fig. 3.17. Oale de condensat termice:

a-cu burduf; b-cu bimetal ; 1-corp; 2-burduf metalic umplut cu lichid; 3-ventil de nchidere-deschidere; 4-intrarea amestecului vapori-condensat; 5-ieirea condensatului; 6-pachet

bimetalic; 7-sit pentru reinerea impuritilor

Fig. 3.18. Oal de condensattermodinamic:

1-corp; 2-plac ventil; 3-spaiu funcional;4-intrarea amestecului vapori-condensat; 5-

ieirea condensatului; 6-camer inelar


56/161


56

3.2.3. Suporturile conductelor

Dup modul de transmitere a sarcinilor, suporturile se clasific nsuspensiii reazeme. Construcia punctelor fixe difer n funcie de locul demontaj. Dac seciunea transversal a conductei nu este modificat sau daccompensarea se face cu compensatoare articulate, atunci forele de presiuneinterioar se echilibreaz, suportul fix fiind descrcat. Un suport fix senumete nedescrcat, dac pe poriunea de conduct solidarizat de acesta nuexist coturi sau compensatoare.

Suporturile mobile asigur libertatea de deplasare a conductelor caurmare a dilatrilor termice, prelund greutatea acestora i transmind-oconstruciilor portante. Este necesar ca pe poriunea dintre dou suporturi fixes existe cel puin un suport mobil.

Suporturile mobile se construiesc sub form de:

!"suspensii mobile;!"reazeme mobile cu role (fig.3.19);!"reazeme mobile cu rulouri (fig.3.20);!"reazeme mobile cu alunecare (fig.3.21).

Fig. 3.20. Reazem mobil curulouri

Fig. 3.19. Reazem mobil cu role

Fig. 3.21. Reazem mobil cu

alunecare


57/161


58/161


59/161


59

[(0C)-1]; tc temperatura maxim a fluidului transportat prin conduct, [0C];

tr- temperatura ambiant n momentul efecturii montajului, [0C].

Compensatoarele cu presgarnitur ncarc reazemele fixe cu o fororizontal care se compune din fora generat de presiunea interioar dinconduct i forele de frecare ntre conduct i garnitur, respectiv dinreazemele mobile. n funcie de traseul conductei i armturile existente petraseu, asupra reazemelor fixe poate aciona sau nu fora axial datorat

presiunii interioare, reazemele fiind nedescrcate, respectiv descrcate.Funcionarea compensatoarelor lenticulare se bazeaz pe

deformabilitatea unor burdufuri metalice realizate din una pn la patrulentile. Se folosesc pentru presiuni mici i medii (P


60/161


60

Fig. 3.23. Compensatoare

lenticulare axiale:

a-compensator fr inele de consolidare

cu tu de drenare a lentilei; b-compensa-tor cu tub interior; c- compensator cu inelede consolidare i dispozitiv de limitare acursei; d-compensator dublu; 1-peretelelentilei; 2-tu pentru drenaj; 3-tub interior

pentru reducerea pierderilor de presiune;4-prezoane pentru limitarea cursei; 5-inelede consolidare; 6-flane de capt


61/161


61

La determinarea dilatrilor ce trebuie compensate axial se ine cont dedilatarea a tronsonului de conduct considerat, precum i de dilatareasistemului de legtur dintre compensatoare (dac exist), Sl , cu semnulschimbat:

LE

lSl

+

=

5

'''

10, [mm], (3.6)

n care ', " sunt tensiunea longitudinal de ntindere, la cald, respectiv decompresiune, la rece, din sistemul de legtur, [daN/mm2]; E - modulul deelasticitate pentru oelul din care este confecionat sistemul de legtur,[daN/cm2]; l- dilatarea relativ a conductei, [mm/m].

Compensatoarele lenticulare articulate permit preluarea deformaieiaxiale unghiulare i decalrii axiale. n funcie de construcie, pot fimenionate urmtoarele tipuri:

a) compensatoarele lenticulare laterale (fig.3.25) care sunt constituitedin dou elemente lenticulare legate printr-un tronson intermediar cconduct i un sistem de elemente mobile care alctuiesc un paralelogramarticulat, dotat cu cuple de rotaie sau sferice. Compensatoarele lenticularecu cuple de rotaie sunt utilizate la presiuni medii i mari, iar cele cu cuplesferice la presiuni mici i medii. Uzual se monteaz un singur compensatorlateral ntre dou suporturi fixe ale conductei n poziie nedeformat, urmnd

Fig. 3.24. Montarea compensatorului lenticular axial la unul

din capetele conductei:

1-reazeme fixe; 2-compensator lenticular axial; 3-ghidaj; 4-reazeme mobile


62/161


62

a se deforma compensatorul cu cca 50% la nchiderea traseului. La utilizareasuporturilor de ghidaj trebuie s se asigure preluarea deplasrii maxime

1

2

8Lh

= , (3.7)

unde este deformaia lateral maxim, iar L1 lungimea tronsonuluiintermediar.

Fig. 3.26. Compensator

lenticular articulat pentrupreluarea deplasrilor

unghiulare

Fig.3.25. Compensator lenticular

articulat pentru preluarea

deplasrilor laterale


63/161


63

b) compensatoare lenticulare unghiulare (fig.3.26) care suntarticulate cu cuple de rotaie i care se execut dintr-un singur elementelastic. Articulaia de rotaie situat la mijlocul elementului elastic permite orotaie a axei compensatorului ntr-un singur plan cu un unghi i preiafora axial produs de presiunea interioar.

Dou sau cel mult trei compensatoare unghiulare articulate formeazun sistem autonom de compensare; din acest motiv pretensionarea (n0=50%)rezult din posibilitatea de rotire a axei cu , se efectueaz pentru ntregsistemul articulat.

Aceste sisteme se folosesc pentru compensarea unor dilatri mari.Suporturile fixe ale conductei sunt solicitate de fora de reaciune a sistemuluiarticulat i de fora de frecare din ghidaje.

Ghidajele se monteaz la cele dou extremiti ale sistemului articulatla o distan de maximum 2.Dn + /2.

Calculul exact al sistemelor plane i spaiale de conducte coninndcompensatoare lenticulare articulate este dificil pentru a fi executat manual.

La proiectarea conductelor se calculeaz urmtoarele elemente:

!"deformaia unghiular maxim admis de compensatoarele articulate

( )Dde

la +

=2 , [rad]; (3.8)

!"momentul necesar rotirii articulaiei cu unghiul ,

( )

2108

+=

ee dDdQM , [Nm]; (3.9)

!"lungimea echivalent a compensatorului articulat, a crui flexibilitateeste echivalent cu lungimea conductei avnd modulul de inerieI,

( ) ee dDdQ

IE

M

IEL

+

=

=

8,0105

, [m]; (3.10)

!"unghiul fcut de compensator sub aciunea momentului rezultant,calculat cu relaia precedent,


64/161


64

510

=IE

L

trdistragterm

Documents