Прокладка кабелей в блоках 1 page

Рис. 13-11. Схема трехкорпусной выпарной установки с прямоточным питанием

Слабый раствор подается в первый корпус, из него поступает во второй, из второго в третий и т. д. Таким образом, раствор и вторичный пар движутся в одном направлении. Раствор переходит из одного корпуса в другой вследствие разности давлений в корпусах. Так как температура кипения в каждом последующем корпусе понижается, то раствор поступает во все корпуса (кроме первого) с температурой более высокой, чем температура кипения. В результате раствор охлаждается и за счет отдаваемого при этом тепла испаряется некоторое количество воды (самоиспарение). Однако при питании первого корпуса холодным раствором значительное количество греющего пара в этом корпусе затрачивается на подогрев раствора. Поэтому при прямоточном питании целесообразно подавать в первый корпус предварительно подогретый раствор (путем установки подогревателей,обогреваемых зкстра-паром или конденсатом).

Недостаток схемы с прямоточным питанием заключается в том,что в последнем корпусе, где температура кипения самая низкая, выпаривается наиболее концентрированный раствор. Одновременное понижение температуры и повышение концентрации раствора приводит к повышению вязкости и снижению коэффициентов теплопередачи; поэтому в данной схеме коэффициенты теплопередачи уменьшаются от первого корпуса к последнему.

При схеме с противоточным питанием (рис. 13-12) слабый раствор подается в последний корпус, из него в предпоследний и т. д.;следовательно, раствор и вторичный пар движутся из корпуса в корпус в противоположных направлениях. Так как в этом случае раствор поступает из корпуса с меньшим давлением в корпус с более высоким давлением, то для передачи раствора между корпусами устанавливаются насосы.

Рис. 13-12. Схема трехкорпусной выпарной установки с противоточным питанием.

При противоточном питании наиболее высокая концентрация раствора достигается в первом корпусе, где и температура кипения наибольшая. Поэтому значительного падения коэффициента теплопередачи в корпусе с наиболее концентрированным раствором не происходит и коэффициенты теплопередачи мало изменяются по корпусам. Это является наиболее существенным преимуществом противоточного питания перед прямоточным. Кроме того, при противоточном питании количество воды, выпариваемой в последнем корпусе, меньше, чем при прямоточном питании, что уменьшает нагрузку на конденсатор (при выпарке в вакууме). В отношении расхода тепла противоточное питание выгоднее прямоточного при питании холодным раствором, но уступает ему при питании горячим раствором.

Основным недостатком противоточной схемы является необходимость в установке насосов между корпусами, что связано с дополнительным расходом электроэнергии, усложняет установку и затрудняет ее регулирование.

При схеме с параллельным питанием (рис. 13-13) слабый раствор подается одновременно во все корпуса, а упаренный раствор отбирается из всех корпусов.

Явление самоиспарения возникает в многокорпусных выпарных установках (МВУ). Упаренный раствор предыдущего корпуса перетекает в последующий корпус в качестве исходного, в котором давление в аппарате меньше, чем в предыдущем, а следовательно меньше и температура кипения в этом корпусе. Раствор оказывается перегретым (т.е. его температура выше температуры кипения в этом корпусе). Температура раствора снижается до температуры кипения за счет испарения некоторого количества воды, которое подмешивается к основному количеству вторичного пара. Это явление носит название самоиспарения раствора.

Температурные потери (депрессии)

Рассмотрим схему выпарной установки вместе с температурами (рисунок 2.2)

Рисунок 2.2 - Температуры в выпарной установке:

– температура вторичного пара (чистого растворителя), определяется по давлению в аппарате ;

– температура кипения раствора на поверхности (при давлении );

– температура кипения раствора внутри кипятильных труб в среднем слое высотой ;

– температура конденсации греющего (первичного) пара в межтрубном пространстве греющей камеры, определяется по давлению греющего пара ;

– температура конденсации вторичного пара в конденсаторе.

Движущей силой процесса выпаривания (полезной разностью температур) является разность температур конденсации греющего пара и кипения раствора в среднем слое.

(2.13)

Физико-химическая депрессия , ⁰С, равна разности между температурой кипения раствора и температурой кипения чистого растворителя при одинаковом давлении (давлении в аппарате ).

. (2.14)

Величина зависит от природы растворенного вещества и растворителя, концентрации раствора и давления. Значения , полученные опытным путем, приводятся в справочной литературе. Для малоконцентрированных растворов величину можно вычислить с помощью уравнения И.А. Тищенко:

, (2.15)

где – нормальная физико-химическая депрессия при атмосферном давлении, ⁰С

зависит от типа раствора и его концентрации;

– поправочный коэффициент на давление в аппарате (одинаков для различных

растворов и зависит только от давления).

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Гидростатическая депрессия , ⁰С, равна разности между температурой кипения раствора в среднем слое и температурой кипения раствора на поверхности.

. (2.16)

характеризует повышение температуры кипения раствора с увеличением давления за счет гидростатического давления столба жидкости. зависит от интенсивности циркуляции и изменяющейся плотности парожидкостной смеси, заполняющей большую часть высоты кипятильных труб. рассчитывается по чистому растворителю.

Приближенно вычисляют для водных растворов с помощью таблиц водяного насыщенного пара как разность между температурой кипения воды при давлении в среднем слое и температурой кипения воды при давлении вторичного пара (давлении в аппарате ).

. (2.17)

Давление в среднем слое , Па, вычисляют как сумму давлений вторичного пара в аппарате и гидростатического давления столба жидкости на середине высоты кипятильных трубы.

, (2.18)

где – плотность упаренного раствора, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с².

Гидравлическая депрессия , ⁰С, равна разности между температурой конденсации вторичного пара в аппарате и температурой конденсации вторичного пара в конденсаторе (или температурой конденсации вторичного пара в греющей камере последующего корпуса для МВУ).

(2.19)

обусловлена гидравлическими сопротивлениями (трения и местными сопротивлениями), которые преодолевает вторичный пар при его движении через сепарационные устройства и трубы. Вызванное этим уменьшение давления вторичного пара приводит к снижению его температуры конденсации. Значение принимают в пределах 0,5 – 1,5 ⁰С.

Температура кипения раствора в среднем слое с учетом температурных потерь и составляет

. (2.20)

Общей разностью температур называется разность между температурой греющего агента (температурой греющего пара ) и температурой конденсации вторичного пара в конденсаторе .

. (2.21)

Если от общей разности температур отнять сумму всех температурных потерь, то получим полезную разность температур

. (2.22)

.

Сумма всех температурных депрессий равна разности между температурой кипения раствора в среднем слое и температурой конденсации пара в конденсаторе.

24. Цеховые подстанции третьего уровня системы электроснабжения

Цеховые трансформаторные подстанции напряжением 6-10/(0,4÷0,69)кВ выпол­няются без сборных шин первичного напряжения как при радиаль­ном,так и при магистральном питании. При радиальной схеме питания цехо­вой трансформатор обычно имеет глухое присоединение к линии 6-10 кВ (рис. 1.6).идущей от распределительной подстанции4УР. Коммутационный аппарат (разъединитель или выключатель нагрузки) перед цеховым транс­форматором применяется в следующих случаях: источник питания находится в ведении другой эксплуатирующей организации, подстанция значительно(более 3 км) удалена от источника питания,она питается по воздушной ли­нии, на стороне низкого напряжения не установлен отключающий аппарат.

При магистральной схеме питания(рис. 1.7) на вводе к цеховому транс­форматору в большинстве случаев устанавливают выключатель нагрузки последовательно с предохранителем или разъединитель в комплекте с предо­хранителем,позволяющий осуществить селективное отключение цеховой ТП при повреждении или ненормальном режиме работы трансформатора. Реко­мендуется схема включения предохранителя – перед выключателем нагрузки. Глухое присоединение трансформаторов при магистральной схеме питания применяется редко, так как повреждение трансформатора приводит к отклю­чению всей магистрали выключателем головного участка. При этом теряют питание все цеховые ТП,подключенные к магистрали.

Целью выбора трансформаторов3УР является определение типа, коли­чества,единичной мощности каждого, места размещения, способа присоеди­нения со стороны высокого напряжения и выхода на щит (шкаф, магистраль) низкого напряжения. К моменту выбора размещения полного списка элек­троприемников1УР не требуется и он обычно еще отсутствует, как и количе­ство шкафов2УР.

Выбор типа трансформаторов осуществляется в зависимости от требо­ваний окружающей среды. Для наружной установки применяют масляные трансформаторы. Для внутренней установки также преимущественно реко­мендуется применение масляных трансформаторов,но с ограничениями по количеству и мощности. Для внутрицеховых подстанций с трансформатора­ми сухими или с негорючим жидким (твердым) диэлектриком мощность трансформаторов, их количество,расстояние между ними, этаж,

Рис. 1.6. Радиальная схема питания трансформаторов 3УР

Рис. 1.7. Магистральная схема питания трансформаторов ЗУР

на котором они могут быть установлены, не ограничиваются.

Трансформаторы с охлаждением негорючей жидкостью целесообразно применять в тех производственных помещениях, где по условиям среды, по количеству, значению, мощности и этажности нельзя применять масляные трансформаторы.Сухие трансформаторы мощностью не более100-630 кВ∙А применяют главным образом в административных и общественных зданиях,где возможны большие скопления людей,а также на испытательных станциях, в лабораториях и других установках с ограничениями по усло­виям пожарной безопасности.

Главное преимущество этих трансформаторов заключается в отсутствии горючего масла. Поэтому их можно устанавливать непосредственно в произ­водственных и других помещениях без ограничения суммарной мощности, а также в необычных местах, например в подвале.

Широко применяемые КТП не имеют сборных шин первичного напря­жения и отличаются только конструкцией (в зависимости от завода -изготовителя).Они комплектуются из следующих основных элементов: уст­ройства высокого напряжения – шкаф ВН; трансформатора;распределитель­ного устройства низкого напряжения – шкаф НН. Шкаф ВН представляет со­бой блок высоковольтного ввода трех типов: ВВ-1 – с глухим присоединени­ем кабеля; ВВ-2 – с присоединением кабеля через разъединитель;ВВ-3 - с присоединением кабеля через разъединитель и предохранитель. В шкафу на­ходится коммутационно-защитный аппарат КТП, тип которого зависит от мощности трансформатора. Выбор в качестве коммутационного аппарата вы­ключателя нагрузки или разъединителя определяется необходимостью от­ключения холостого хода трансформатора.

Выбор числа и мощности трансформаторов для промышленных пред­приятий определяется применением одно- и двухтрансформаторных цеховых подстанций. Это позволяет создавать и рассматривать различные варианты схемы электроснабжения. Число Nтртрансформаторов 3УР определяется на­грузкой цеха, исключая высоковольтную нагрузку, и требованиями надежно­сти электроснабжения:

Nтр=Sр/ (k­3Sном), (1.14)

где Sр–полная расчетная нагрузка объекта, для которого определялисьРmахиcosφпри расчете нагрузок;k3– коэффициент загрузки;Sном– номинальная мощность трансфор­матора.

Наиболее простым и дешевым решением является применение однотрансформаторных цеховых подстанций.На крупных предприятиях, имею­щих складской резерв трансформаторов, их можно применять для питания электроприемниковIIIи дажеIкатегории. Однотрансформаторные подстан­ции могут применяться и для питания электроприемниковIкатегории, если мощность последних не превышает 15-20 % мощности трансформатора и возможно резервирование подстанций на вторичном напряжении перемыч­ками с АВР. Правила проектирования и общая тенденция повышения надеж­ности электроснабжения ведет к установке двухтрансформаторных подстан­ций и для рассматриваемых случаев, т.е. к обеспечению всех потребителей как потребителейIкатегории.При установке однотрансформаторных под­станций они могут быть закольцованы на стороне 0,4 кВ (соединены магист­ралями или кабельными перемычками). Это обеспечивает сохранение электроснабжения при отключении любого трансформатора и возможность за­грузки каждого трансформатора до номинального значения,считая за рас­четную нагрузку не максимумPmax,а среднююРс(см. рис. 1.1).

Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяются при преоб­ладании электроприемников IиIIкатегорий и в энергоемких цехах.

Число и мощность трансформаторов цеховых подстанций являются взаимо­связанными величинами, поскольку при заданной расчетной нагрузке цехаРрчисло трансформаторов будет меняться в зависимости от принятой единичной мощности КТП. При выборе цеховых трансформаторов обычно приходится сравнивать трансформаторы КТП единичной мощностью 630, 1000, 1600, 2500 кВ∙А. Увеличение единичной мощности снижает общее ко­личество устанавливаемых трансформаторов, но увеличивает протяженность сетей к 2УР и 1УР, а также затраты на коммутационную аппаратуру и др., связанные с ростом токов КЗ.Практика проектирования и эксплуатации от­дает предпочтение трансформаторам1000 кВ∙А (и в меньшей степени 630 кВ∙А),считая эту мощность оптимальной.

Число и мощность трансформаторов зависят от распределения нагрузок по площади цеха, наличия места для расположения цеховых подстанций,ха­рактера и режима работы электроприемников. Выбор цеховых трансформа­торов осуществляется одновременно с решением задачи компенсации реак­тивной мощности цеховых потребителей электро­энергии.

В проектной практике для двухтрансформаторных цеховых подстанций при преобладании нагрузок Iкатегории коэффициент загрузки трансформа­торовkз.тр,принимается в пределах 0,6-0,7. Для однотрансформаторных подстанций при наличии взаимного резервирования по перемычкам с други­ми подстанциями на вторичном напряжении мощность трансформаторов вы­бирается с учетом степени резервирования. Коэффициент загрузки цеховых трансформаторов может быть принят: при преобладании нагрузокIIкатего­рии 0,7-0,8, а при нагрузкахIIIкатегории –единице.

При этом число трансформаторовNтрсвязано с их номинальной мощно­стью следующим образом:

Nтр=Sp/ (kз.тр /Sном.э), (1.15)

где Sном.э– экономически целесообразная номинальная мощность трансформатора.

Значение Sном.эв выражении (1.15) принимается в зависимости от удель­ной плотности расчетной нагрузки. Максимальная мощность трансформато­ров при плотностях нагрузки

до 0,2 кВ∙А/м2– до 1000 кВ∙А

от 0,2 до 0,5 кВ∙А/м2– от 1000до 1600 кВ∙А

свыше 0,5 кВ∙А/м2– 1600 и2500 кВ∙А

Если Sуд≥0,4 кВ∙А/м2,то независимо от требований надежности элек­троснабжения целесообразно применять Двухтрансформаторные подстанции. Выражение (1.15) не означает,что если вначале целесообразна установка трансформаторов 1000 кВ∙А, то через 5 лет они заменятся на большие при росте нагрузок. Обычно осуществляют дополнительную установку транс­форматоров,стараясь сохранить тип и мощность.Трансформаторы мощно­стью 630 кВ∙А и менее следует применять для питания вспомогательных це­хов и участков предприятий.

С целью наибольшего приближения цеховых подстанций к электропри­емникам сети до 1 кВ рекомендуется размещать их внутри цехов открыто, но ограждая (рис.1.8, а, б) или пристраивать в зависимости от производственных условий и требований архитектурно- строительного оформления производст­венных зданий и сооружений.По возможности внутрицеховые подстанции размещают в центре электрических нагрузок, это позволяет сократить про­тяженность сетей 0,4 кВ и уменьшить потери мощности и энергии в них. Для цехов небольшой ширины и для случая,когда часть нагрузок расположена за пределами цеха, а также при затруднительном размещения подстанции внут­ри цеха применяют ТП, пристроенные к цеху.

Возможно применение цеховых ТП с размещением щита низкого на­пряжения в цехе, а трансформатора – снаружи около питаемых им производ­ственных зданий(рис. 1.8, в). В результате подстанция занимает значительно меньше площади цеха, чем встроенная.

Рис. 1.8. Компоновки встроенных цеховых подстанций

а) однотрансформаторные с внутренней установкой трансформатора;

б) двухтрансформаторная с внутренней установкой трансформатора;

в) двухтрансформаторная с наружной установкой трансформатора

Рис. 1.9. Встроенное РП с двухтрансформаторной КТП

Отдельно стоящие закрытые цеховые подстанции применяются тогда, когда невозможно разместить ТП внутри цехов или у наружных их стен по требованиям технологии или пожаро- и взрывоопасности производства. От­дельно стоящие ТП могут применяться также для небольших предприятий при значительной разбросанности электрических нагрузок по их территории.

Внутрицеховые подстанции целесообразны, главным образом, в много-пролетчых цехах большой ширины и в машинных залах.

На каждой открыто установленной внутрицеховой подстанции могут применяться масляные трансформаторы с суммарной мощностью до 3,2 МВ∙А.Расстояние в свету между масляными трансформаторами разных КТП должно быть не менее 10м. Если масляный трансформатор установлен в за­крытой камере (КТП в отдельном помещении) внутри производственного здания, то расстояние не нормируется. В одном помещении внутрицеховой подстанции рекомендуется устанавливать одну КТП.

Суммарная мощность масляных трансформаторов внутрицеховой под­станции, установленных на втором этаже, должна быть не более 1000 кВ∙А.Установка выше второго этажа не допускается.

Комплектные ТП 6-10 кВ общего назначения для внутренней установки выпускаются одно- и двухтрансформаторными с трансформаторами ТМФ, ТМЗ, ТСЗ, НТЗ.Шкала трансформаторов стандартная:250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, кВ∙А. Все КТП выпускаются со вторичным напряжением 0,4 кВ,модифицированные 2КТПМ-1000-6 и 2КТПМ-2500-10выпускаются на 0,69 кВ. Шкафы низкого напряжения КТП комплектуются шкафами типа КРН, КН, ШНВ, ШНЛ, ШНС, ШН и др.

Подстанции с трансформаторами630 и 1000 кВ∙А комплектуются шка­фами типа КН, КРН, ШРН с универсальными втычными (выкатными) авто­матическими выклюю­чателями с моторным приводом или без него со следую­щими схемами заполнения: шкафы ввода – с выводами шин вверх на магист­раль и двумя отходящими линиями; шкафы ввода и секционный – с двумя выключателями на отходящих линиях; шкаф отходящих линий– с тремя выключателями.

Подстанции с трансформаторами1600 и 2500 кВ∙А комплектуются вы­ключателями на вводе, которые отключают соответствующие номинальные токи и токи КЗ. На отходящих линиях могут устанавливаться выключатели как и для 1000 кВ∙А.

25. Функциональное назначение систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха состоит в обеспечении заданных параметров микроклимата в зданиях и сооружениях разного назначения. Здание, как энергетическая система, представляет собой совокупность помещений, каждое из которых характе­ризуется индивидуальными особенностями. Параметры внутренней среды формируются в условиях воздействия на помещение потоков тепла, влаги и воздуха. Поступление потоков обусловлено воздей­ствием наружной и внутренней (технологической) среды помещения.

В процессе функционирования системы потребляются энергоресурсы. Энергосбережение как комплекс мер, направленных на сокращение расхода энергии от внешних источников, подразумевает в первую очередь использование таких систем, которые заведомо экономичнее других. Объем энергопотребления определяется совокупностью большого числа факторов и переменно во времени суток и года. Для объ­ективной оценки энергетической эффективности следует пользоваться суммарным (во времени) пока­зателем, каковым является годовой расход. Для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха именно год является полным интервалом времени, на котором реализуется весь набор режи­мов энергопотребления.

Суммарный расход энергии системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха складыва­ется из двух частей. Первая составляющая направлена на нейтрализацию возмущающих тепловых воз­действий для стабилизации температурных условий (отопление-охлаждение здания). Влияние наружной и внутренней сред на эту долю расходования энергии - косвенное и проявляется посредством теплово­го и воздушного режима здания.

Вторая составляющая связана с тепловой обработкой и перемещением воздуха в системах вентиляции и кондиционирования воздуха и представляет собой расход энергии на вентиляцию. Зависимость вто­рой части расхода энергии от параметров наружной среды - прямая. Имея в виду неоднозначную взаи­мосвязь двух составляющих энергопотребления, для объективной оценки следует оперировать суммар­ной величиной расхода.

Система технических мер энергосбережения (организационные меры здесь не затрагиваются), пред­ставленная на Рис. 1 исходит из определенных приоритетов и базируется на структуре энергопотребле­ния.

Следует отметить, что сокращение энергопотребления системами отопления, вентиляции и кондицио­нирования воздуха не может осуществляться в ущерб качеству микроклимата. Кроме того, снижение энергопотребления должно быть оправдано экономически, то есть должны использоваться решения, не требующие дополнительных инвестиций. Существующий в настоящее время арсенал средств позволяет существенно понизить потребление энергии. Однако во многих случаях реализация всего комплекса мер сопряжена со значительными капиталовложениями и в конечном итоге может оказаться нерентабель­ной.

Говоря о приоритетах энергосбережения, следует иметь в виду, что прежде всего должны осуществ­ляться меры по снижению тепловой годовой нагрузки на системы отопления, вентиляции и кондициони­рования воздуха. Это требует реализации при проектировании комплекса архитектурно-планировочных мер и усиления теплозащиты здания.

При проектировании систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха следует отдавать предпочтение рациональным видам систем. Одновременно следует закладывать меры по снижению энергопотребления в эксплуатационных условиях. Такие мероприятия связаны с регулированием мощ­ности систем.

Передовой опыт показывает, что с помощью перечисленных средств, которые являются традиционны­ми, удаётся снизить удельное энергопотребление систем на 70%.

Лишь во вторую очередь подлежат реализации меры по вовлечению в оборот вторичных энергоресур­сов. Наибольшее распространение в данной области техники получили активные способы утилизации ВЭР с помощью теплообменных аппаратов. Наряду с активными, эффективным представляется пассив­ный способ утилизации - за счет совмещения функций ограждения и системы. Использование возоб­новляемых источников энергии для обеспечения микроклимата не является первоочередной задачей, однако, это один из способов снижения удельного энергопотребления и может рассматриваться в каче­стве перспективного.

Энергосбережение за счет снижения тепловой нагрузки на системы отопления, вентиляции и кондицио - нирвания воздуха.

Использование архитектурно-планировочных мер и теплозащиты здания. Потребление тепла системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха зависит от вида системы, её установочной мощ­ности, текущей тепловой нагрузки. Перечисленные факторы определяются конструктивно- планировочными параметрами здания, уровнем его теплозащиты, технологическим процессом, проте­кающим в помещениях.

Выбор архитектурно-планировочных и теплозащитных параметров здания ведётся при его проектирова­нии.

Форма здания влияет на величину теплопотерь. Наиболее выгодной является форма, при которой от­ношение площади наружной поверхности к объёму минимально. Такими являются здания в форме ку­ба.

Важной является высота здания. При сохранении объёма здания увеличение его высоты в 4 раза (на­пример, с 15 до 60 м.) приводит к двукратному увеличению годового расхода тепла на отопление. На величину энергопотребления здания также влияет его ориентация (для зданий с вытянутыми фаса­дами). Ориентированные на южную половину горизонта фасады получают достаточно большие поступ­ления солнечной радиации, которые особенно ощутимы в начале и в конце отопительного периода. Важным фактором энергопотребления здания является уровень теплозащиты здания, который опреде­ляется коэффициентами теплопередачи наружных ограждений и степенью остекления фасадов. Тепло­защитные свойства окон значительно ниже, чем у стен, поэтому увеличение площади окон приводит к увеличению расхода энергии на отопление. При пофасадном и индивидуальном регулировании увели­чение степени остекления позволяет снизить расход тепла за счет увеличенного теплопритока от сол­нечной радиации, однако такой эффект ощутим лишь в южных регионах. Увеличенная площадь окна снижает расход электроэнергии на искусственное освещение. В то же время, увеличение площади ос­текления приводит к резкому увеличению тепловой нагрузки на системы вентиляции и кондиционирова­ния воздуха в теплое время года. Технико-экономические расчеты, основанные на комплексном рас­смотрении здания, показывают, что экономически целесообразна минимальная степень остекления фа­садов, соответствующая минимальной естественной освещённости.