СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛОВОГО ПУНКТА Российский патент 2015 года по МПК F24D3/00 

Изобретение относится к области тепловой энергетики и может быть использовано в системах централизованного теплоснабжения для предотвращения образования илистых отложений на внутренних поверхностях водоподогревателей и трубопроводов.

Аналогом является способ регулирования режима работы теплового пункта, оборудованного водо-водяным элеватором и коммерческим узлом учета тепловой энергии, включающий подачу сетевой воды в систему отопления и горячего водоснабжения путем подмешивания теплоносителя из обратного трубопровода через побудительно-смесительный насос, при этом изменяют и регулируют соотношение расходов сетевого и подмешиваемого теплоносителей приводом насоса центробежного типа, превышают напор подмешиваемого теплоносителя над условно-постоянным напором сетевой воды в подающем трубопроводе, поддерживают при этом расчетное теплопотребление объекта, подмешиваемый теплоноситель отбирают из зоны потока в обратном трубопроводе с минимальным динамическим напором сетевой воды у стенки трубы и подают в зону максимального динамического напора сетевой воды в подающем трубопроводе в центр трубы (патент RU №2313730, МПК F24D 3/00, 27.12.2007)

Прототипом является способ работы теплового пункта, который содержит последовательно соединенные трубопровод холодной воды, циркуляционный насос, выполненный с возможностью обеспечения градиента скорости течения воды в пристеночной области трубопровода посредством частотно-регулируемого привода, прибор для измерения давления, водоподогреватель, трубопровод горячей воды, а также обратный и прямой трубопроводы тепловой сети, соединенные с водоподогревателем (СП41-101-95. Своды правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловых пунктов. Дата введения 01.07.1996. Разработаны Техническим комитетом Ассоциации инженеров по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике (АВОК), Агентством по энергосбережению Правительства Москвы, Министерством России, ВНИПИэнергопромом Минтопэнерго России).

Согласно известному способу работы теплового пункта холодная вода из водопровода под давлением, создаваемым циркуляционным насосом, выполненным с возможностью обеспечения градиента скорости течения воды в пристеночной области трубопровода посредством частотно-регулируемого привода, поступает в водоподогреватель, в котором происходит теплообмен между холодной водой из водопровода и водой из обратного трубопровода тепловой сети, затем подогретая вода поступает в трубопровод горячего водоснабжения и далее к потребителям.

Основным недостатком известных способов является то, что при работе теплового пункта не предотвращается образование илистых отложений на внутренних поверхностях водоподогревателя и трубопроводов (не обеспечивается самоочищение внутренних поверхностей трубопроводов), т.к. частотно-регулируемый привод используют для обеспечения экономии энергии, а не для создания пульсации потока воды, необходимого для обеспечения высокого градиента скорости течения воды в пристеночной области трубопровода и повышения коэффициента трения потока воды о внутреннюю поверхность трубопровода.

Задачей изобретения является предотвращение образования при работе теплового пункта илистых отложений на внутренних поверхностях водоподогревателя и трубопроводов за счет обеспечения пульсации потока воды.

Технический результат достигается тем, что в способе работы теплового пункта, согласно которому холодная вода из водопровода под давлением, создаваемым циркуляционным насосом, выполненным с возможностью обеспечения градиента скорости течения воды в пристеночной области трубопровода посредством частотно-регулируемого привода, поступает в водоподогреватель, в котором происходит теплообмен между холодной водой из водопровода и водой из обратного трубопровода тепловой сети, затем подогретая вода поступает в трубопровод горячего водоснабжения и далее к потребителям, согласно предлагаемому изобретению холодную воду из водопровода под давлением, создаваемым циркуляционным насосом, подают при помощи частотно-регулируемого привода циркуляционного насоса, с пульсацией потока воды с частотой 1-2 Гц и амплитудой 0.10-0.12 от номинального расхода.

Пульсация потока воды с указанной частотой и амплитудой обеспечивает высокий градиент скорости течения воды в пристеночной области трубопровода и повышение коэффициента трения потока воды о внутреннюю поверхность трубопровода.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема теплового пункта.

На чертеже имеются следующие обозначения:

1 - циркуляционный насос с частотно-регулируемым приводом,

2 - прибор для измерения давления,

3 - водоподогреватель.

Тепловой пункт содержит последовательно соединенные трубопровод холодной воды, циркуляционный насос 1, выполненный с возможностью обеспечения градиента скорости течения воды в пристеночной области трубопровода и обеспечения пульсации потока воды посредством частотно-регулируемого привода, прибор 2 для измерения давления, водоподогреватель 3, трубопровод горячей воды, а также обратный и прямой трубопроводы тепловой сети, соединенные с водоподогревателем 3.

Способ работы теплового пункта осуществляют следующим образом.

Холодная вода из водопровода под давлением, создаваемым циркуляционным насосом 1 через прибор 2 для измерения давления, поступает в водоподогреватель 3. В водоподгревателе 3 происходит теплообмен между холодной водой из водопровода и воды из обратного трубопровода тепловой сети. Затем подогретая вода поступает в трубопровод горячего водоснабжения и далее к потребителям.

Отличием предлагаемого способа работы теплового пункта является то, что холодную воду из водопровода под давлением, создаваемым циркуляционным насосом, подают, при помощи частотно-регулируемого привода циркуляционного насоса, с пульсацией потока воды с частотой 1-2 Гц и амплитудой 0.10-0.12 от номинального расхода, обеспечивающего высокий градиент скорости течения воды в пристеночной области трубопровода и повышение коэффициента трения потока воды о внутреннюю поверхность трубопровода.

Для реализации такого режима используют алгоритм векторного управления циркуляционным насосом, при котором не только формируют гармонические токи (напряжения) фаз, но и обеспечивают управление магнитным потоком ротора (моментом на валу) двигателя насоса.

Благодаря пульсации потока воды изменяются профили скоростей потока в трубопроводе, соответственно меняется и безразмерный коэффициент трения.

Формула коэффициента трения между слоями:

где η - коэффициент вязкости;

$$\frac{dv}{dr}$$ - градиент скорости;

S - площадь поверхности, к которой приложена сила.

В частности, коэффициент трения, характеризующий градиент скорости, изменяется (при обеспечении пульсации потока воды с частотой 1-2 Гц с амплитудой 0.10-0.12 от номинального расхода) от 0,2 при фазе замедления потока (параметр не стационарности потока жидкости z=40) до 1,5 при фазе ускорения потока (параметр не стационарности потока жидкости z=-40).

Таким образом, из-за пульсации потока воды с частотой 1-2 Гц и амплитудой 0.10-0.12 от номинального расхода, достигается повышение градиента скорости в 7,5 раз (обеспечивается высокий градиент скорости течения воды в пристеночной области трубопровода), что приводит к отрыву отложений в пристеночной области трубопровода.

В способе-прототипе работы теплового пункта частотно регулируемый привод используют для обеспечения экономии на непроизводительных затратах энергии путем поддержания электродвигателя в режиме оптимального КПД.

В предлагаемом способе работы теплового пункта, используя то же оборудование, но при обеспечении пульсации потока воды с частотой 1-2 Гц и амплитудой 0.10-0.12 от номинального расхода, можно обеспечить еще и самоочищение внутренних поверхностей трубопроводов.

Использование предлагаемого изобретения позволит отказаться от ежегодной очистки внутренних поверхностей нагрева водоподогревателей и трубопроводов в центральных тепловых пунктах за счет их самоочистки от илистых отложений, что позволит повысить срок межремонтного периода тепловых коммуникаций.

Предлагаемый способ работы теплового пункта позволит отказаться от установок, использующих механические, химические, термические, акустические воздействия на илистые отложения, которые требуют проведения демонтажных и монтажных работ.

Изобретение относится к области тепловой энергетики и может быть использовано в системах централизованного теплоснабжения для предотвращения образования илистых отложений на внутренних поверхностях водоподогревателей и трубопроводов. Способе работы теплового пункта, согласно которому холодная вода из водопровода под давлением, создаваемым циркуляционным насосом, выполненным с возможностью обеспечения градиента скорости течения воды в пристеночной области трубопровода посредством частотно-регулируемого привода, поступает в водоподогреватель, в котором происходит теплообмен между холодной водой из водопровода и водой из обратного трубопровода тепловой сети, затем подогретая вода поступает в трубопровод горячего водоснабжения и далее к потребителям, согласно предлагаемому изобретению холодную воду из водопровода под давлением, создаваемым циркуляционным насосом, подают при помощи частотно-регулируемого привода циркуляционного насоса с пульсацией потока воды с частотой 1-2 Гц и амплитудой 0.10-0.12 от номинального расхода. Это позволяет предотвратить образование илистых отложений на внутренних поверхностях водоподогревателя и трубопроводов, при работе теплового пункта, за счет обеспечения пульсации потока воды. 1 ил.

Способ работы теплового пункта, согласно которому холодная вода из водопровода под давлением, создаваемым циркуляционным насосом, выполненным с возможностью обеспечения градиента скорости течения воды в пристеночной области трубопровода посредством частотно-регулируемого привода, поступает в водоподогреватель, в котором происходит теплообмен между холодной водой из водопровода и водой из обратного трубопровода тепловой сети, затем подогретая вода поступает в трубопровод горячего водоснабжения и далее к потребителям, отличающийся тем, что холодную воду из водопровода под давлением, создаваемым циркуляционным насосом, подают, при помощи частотно-регулируемого привода циркуляционного насоса, с пульсацией потока воды с частотой 1-2 Гц и амплитудой 0.10-0.12 от номинального расхода.