Acerca de los conocimientos básicos de ingeniería térmica.

"Fundamentos de Ingeniería Térmica" "Fundamentos y Aplicaciones de la Ingeniería Térmica" "Ingeniería Termodinámica" "Transferencia de Calor" Conocimientos básicos de ingeniería térmica 1. ¿Cuáles son las propiedades básicas del agua y el vapor de agua? Respuesta: Las propiedades físicas básicas del agua y del vapor de agua incluyen: gravedad específica, volumen específico, calor latente de vaporización, calor específico, viscosidad, temperatura, presión, entalpía, entropía, etc. La gravedad específica del agua es aproximadamente igual a 1 (t/m 3 , kg/dm 3 , g/cm 3 ). El volumen específico del vapor es el recíproco de la gravedad específica y está determinado por la presión y la temperatura. El calor latente de vaporización del agua se refiere al calor absorbido por el agua cuando se convierte en vapor bajo una determinada presión o temperatura, o el calor liberado cuando el vapor se convierte en agua. La unidad es: KJ/Kg. El calor específico del agua se refiere al calor absorbido por la unidad de masa de agua por cada aumento de 1 ℃. La unidad es KJ/Kg·℃, generalmente 4,18 KJ. El concepto de calor específico del vapor de agua es el mismo que el del agua, pero no es una constante y está relacionado con la temperatura y la presión. 2. ¿Cómo expresar la potencia de una caldera de agua caliente? Respuesta: Hay tres formas de expresar la producción de una caldera de agua caliente, a saber, kcal/h, toneladas/h (t/h) y megavatios (MW). (1) Kcal/hora es una expresión en unidades métricas, que representa el calor suministrado por la caldera de agua caliente por hora. (2) "tonelada" o "tonelada de vapor" es un término popular tomado de las calderas de vapor. Significa que el calor proporcionado por la caldera de agua caliente por hora equivale a calentar una determinada masa de agua (normalmente expresada en toneladas) a partir de 20. ℃ y vaporizarlo en el calor absorbido por el vapor. (3) Megavatio (MW) es la unidad de potencia en el Sistema Internacional de Unidades, y la unidad básica es W (1MW=106W). Esta expresión debe usarse en documentos oficiales. La relación de conversión entre las tres expresiones es la siguiente: 600.000 kcal/h (60×104Kcal/h) ≈ 1 tonelada de vapor/h [1t/h] ≈ 0,7MW 3. ¿Cuál es el índice de consumo de calor? ¿Cómo estipular? Respuesta: El consumo de calor por unidad de área de construcción generalmente se denomina índice de consumo de calor, o índice de calor para abreviar. La unidad es w/m 2, generalmente expresada como qn, que se refiere al consumo de calor por metro cuadrado de área de calefacción. Los indicadores térmicos de calefacción de varios edificios en la cuenca del río Amarillo se pueden encontrar en la Tabla 2-1. Tipo de edificio: área residencial complejo residencial; hotel, comedor, edificio que no ahorra energía 56~64 60~80; 60~80 60~70 115~140 Tipo de ahorro de energía Edificio 38~48 50~70 55~70 50~60 100~130 Los datos de la tabla anterior son sólo valores aproximados. Diferentes estructuras de construcción, materiales, orientaciones y fugas de aire. Las cantidades y las ubicaciones geográficas son diferentes cuanto mayor es la latitud, mayor es el índice de consumo de calor. 4. ¿Cómo determinar la cantidad de agua circulante? ¿Cómo determinar la relación entre el volumen de vapor, el calor y el área? Respuesta: Para los sistemas de calentamiento de agua caliente, el caudal de agua en circulación se calcula mediante la siguiente fórmula: G=[Q/c(tg-th)]×3600=0,86Q/(tg-th) donde: G - flujo de agua calculado tasa, kg /h Q - Carga de calor de diseño del usuario de calor, W c - Calor específico del agua, c=4187J/ kgo℃ tg﹑th - Temperatura de diseño del agua de suministro y retorno, ℃ En circunstancias normales, 2~2,5 kg/ por Metro cuadrado de área de construcción h estimación. Para las unidades de intercambio de calor accionadas por vapor, dado que la diferencia de temperatura entre el agua de suministro y de retorno está diseñada para calcularse en base a 20°C, el volumen de agua generalmente se toma como 2,5 kg/h. El consumo de vapor del sistema de calefacción se puede calcular según la siguiente fórmula: G=3,6Q/r + ⊿h donde: G - flujo de diseño de vapor, kg/h Q - carga de calor del sistema de calefacción, W r - calor latente de vaporización de vapor, KJ/kg ⊿h - La diferencia en la entalpía del agua condensada desde el estado saturado hasta la descarga, KJ/kg Al estimar la calefacción en Qingdao, generalmente se puede utilizar una tonelada de vapor sobrecalentado para abastecer un edificio de 12.000 metros cuadrados. metros. 5. ¿Cómo seleccionar el caudal del sistema? ¿Cómo elegir el diámetro de la tubería? Respuesta: El caudal máximo de vapor en la tubería se puede seleccionar de la siguiente tabla: Unidad: (m/s) Propiedades del vapor Diámetro nominal > 200 Diámetro nominal ≤ 200 Vapor sobrecalentado 80 60 Vapor saturado 60 35 El diámetro de la tubería de vapor debe basarse sobre caudal, caudal permitido y presión, temperatura, caída de presión permitida, etc., busque tablas, calcule y seleccione. 6. ¿Cómo seleccionar el caudal del sistema de agua? ¿Cómo elegir el diámetro de la tubería? Respuesta: Generalmente, el caudal de agua en circulación está entre 0,5 y 3. Cuanto más delgado sea el diámetro de la tubería, más larga será la tubería, mayor será la resistencia y menor será el caudal requerido.

Para evitar el desequilibrio hidráulico, el caudal generalmente se establece en un valor menor o el diámetro de la tubería se establece en un valor mayor. Consulte la siguiente tabla: Diámetro de la tubería (mm) DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN65 DN80 Caudal. (m/s) 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Al seleccionar el diámetro de la tubería principal, se debe tener en cuenta el plan de desarrollo de carga futuro. 7. ¿Cómo eliminar el aire del sistema de agua? ¿Qué peligros existen? Respuesta: El aire en el sistema de agua generalmente está dispuesto en una cierta pendiente a través de la tubería y se descarga mediante una válvula de escape externa en el punto más alto. Hay dos tipos de válvulas de escape: manuales y automáticas. La pendiente de avance de la tubería es de 0,003 y la pendiente de retroceso es de 0,005. Si el aire de la tubería no se descarga, se producirán obstrucciones de aire que dificultarán la circulación y afectarán la calefacción. También provocará corrosión en las tuberías. El aire que ingresa al calentador de vapor destruirá las condiciones de funcionamiento y provocará accidentes en casos graves. 8. ¿Cómo determinar la tasa de pérdida de agua y la tasa de reposición de agua del sistema? ¿Cuáles son las causas comunes de la pérdida de agua? Respuesta: De acuerdo con el "Código de diseño de redes de calefacción urbana", el caudal del dispositivo de reposición de agua de la red de calefacción cerrada debe ser el 2% del flujo de circulación del sistema de calefacción, y la cantidad de reposición de agua por accidente debe ser el 4% del flujo de circulación de calefacción. . Causas de la pérdida de agua: las tuberías y las instalaciones de calefacción no están bien selladas, las fugas del sistema; el mantenimiento del sistema libera agua; los accidentes causan fugas de agua, los usuarios roban agua, etc. 9. ¿Cuántos métodos existen para lograr presión constante en sistemas de agua? ¿Cómo lograr una presión constante? ¿Cuál es la presión constante general del sistema? Respuesta: Los métodos comunes de presión constante para sistemas de calentamiento de agua caliente incluyen: presión constante del tanque de agua de expansión, presión constante de la bomba de reabastecimiento de agua ordinaria, presión constante del tanque de presión constante de gas, presión constante de vapor, presión constante de la bomba de reabastecimiento con frecuencia variable regulación de velocidad, presión constante estable del agua del grifo, etc. Un método de hidratación y presión constante. Los sistemas de agua caliente que utilizan calentadores híbridos deben adoptar formas de desbordamiento y presión constante. (1) Presión constante del tanque de agua de expansión: El método de instalar un tanque de agua de 2 a 3 metros por encima del punto más alto del sistema de calefacción para mantener un punto de presión constante se llama presión constante del tanque de agua de expansión. La ventaja es que la presión es estable y no hay temor a un corte de energía; la desventaja es que la altura del tanque de agua es limitada cuando el nivel más alto del edificio es alto y está lejos de la fuente de calor, o cuando la temperatura es alta. Cuando se suministra agua, es difícil que la altura de montaje del tanque de agua de expansión cumpla con los requisitos. (2) Presión constante de la bomba de reabastecimiento de agua ordinaria: el método de utilizar la bomba de reabastecimiento del sistema de calefacción para llenar continuamente con agua para mantener constante el punto de presión constante se llama bomba de reabastecimiento de presión constante. Las ventajas de este método son equipo simple, baja inversión y fácil operación. La desventaja es el miedo a los cortes de energía y al desperdicio de electricidad. (3) Presión constante del tanque de presión constante de gas: La presión constante del gas se divide en dos tipos: presión constante de nitrógeno y presión constante de aire. Sus características son utilizar un tanque de presión constante de posición baja y una bomba de reabastecimiento de agua para operar conjuntamente para mantener. una presión constante en el sistema de calefacción. La presión constante de nitrógeno consiste en llenar el tanque de presión constante con nitrógeno. El aire a presión constante se llena con aire para evitar que el aire se disuelva en el agua y corroa la tubería, a menudo se instala una vejiga en el tanque de aire a presión constante para aislar el aire del agua. Las ventajas del sistema de calentamiento de gas a presión constante son: operación segura y confiable, y puede prevenir mejor la vaporización y el golpe de ariete en el sistema. Sus desventajas son: equipos complejos, de gran volumen y relativamente costosos, y se usan principalmente a alta temperatura; sistemas de agua. (4) Presión de vapor constante: La presión de vapor constante está garantizada por la presión en el espacio de vapor del tambor superior de la caldera. Para dos o más calderas también se puede utilizar un sistema de vapor a presión constante con depósito de expansión externo. Además, el calentador por aspersión de agua y el calentador impulsado por vapor producidos por nuestra empresa también pueden considerarse como un tipo de vapor a presión constante. Las ventajas del vapor a presión constante son: sistema sencillo, baja inversión y funcionamiento económico. Sus desventajas son: la presión del vapor utilizada para una presión constante depende del estado de combustión de la caldera, y la presión fluctúa mucho si el vapor no se gestiona bien, fácilmente provocará golpes de ariete cuando se escape a la red de agua. (5) Control de frecuencia y presión constante de la bomba de reposición de agua: el principio básico es cambiar la frecuencia de potencia de acuerdo con el cambio de presión del sistema de calefacción, ajustar de manera suave y continua la velocidad de la bomba de reposición de agua y ajustar la cantidad de reposición de agua. a tiempo para lograr una presión constante en el punto de presión constante del sistema. Las ventajas de este método son: ahorro de energía y fácil ajuste y control de la presión. Las desventajas son: gran inversión y miedo a un corte de energía. (6) Presión constante del agua del grifo: durante el período de calefacción, la presión del agua del grifo alcanza el valor de presión constante del sistema de calefacción y la presión es estable. El agua del grifo se puede conectar directamente a la tubería de retorno del sistema de calefacción para reponer agua a una presión constante. Las ventajas de este método son obvias, simplicidad, inversión mínima y costos operativos. Sus desventajas son: ámbito de aplicación limitado y el calentamiento directo sin tratamiento de la calidad del agua provocará incrustaciones en el sistema de calefacción; (7) Las formas de desbordamiento y presión constante incluyen: válvula de presión constante y presión constante, desbordamiento del tanque de agua alto y presión constante, tubería en forma de U invertida, etc. Durante el funcionamiento, el punto más alto del sistema debe estar lleno de agua y tener un cierto margen de presión, que generalmente es de unos 4 m. Dado que el sistema suministra principalmente retorno superior e inferior, y la resistencia de la carrera de suministro es mucho menor que la resistencia de la carrera de retorno, la carga de presión en el punto más alto durante la operación es mayor que la carga de presión en reposo. Por lo tanto, el valor de presión constante estática puede ser apropiadamente más bajo; generalmente es apropiado entre 1 y 4 m.

Minimizar el valor de presión constante es aprovechar al máximo la capacidad de trabajo del vapor. 10. ¿Cómo controlar la temperatura del agua de suministro y retorno durante la operación? ¿Cuál es la diferencia de temperatura habitual entre el agua de suministro y de retorno en los sistemas de calefacción de mi país? Respuesta: Las siguientes normas para el diseño de calefacción en mi país son: la temperatura del suministro de agua es de 95 °C, la temperatura del agua de retorno es de 70 °C y la diferencia de temperatura es de 25 °C. Sin embargo, en los últimos años, según la experiencia avanzada en calefacción en el país y en el extranjero, las temperaturas del agua de suministro y retorno y las diferencias de temperatura han mostrado una tendencia a la baja. Las temperaturas de diseño del agua de suministro y retorno son 80/60 °C y la diferencia de temperatura es. 20°C. 11. ¿Qué es la resistencia a la fricción? ¿Cuál es el coeficiente de fricción específico habitualmente elegido? ¿Cuál es el rango general de la resistencia total del sistema de agua? ¿Cuántos hay dentro y fuera del sitio? Respuesta: La resistencia a lo largo de la unidad de longitud se llama fricción específica. En circunstancias normales, la línea principal adopta 30~70Pa/m, y la línea secundaria debe seleccionarse de acuerdo con la caída de presión permitida, que generalmente es de 60~120Pa/m y no debe exceder los 300 Pa/m. Generalmente, en un sistema de área de calefacción de 50.000 m2, la resistencia total del sistema de calefacción es de 20 a 25 metros de columna de agua, de los cuales la resistencia del sistema del usuario es de 2 a 4 metros, la resistencia del sistema de la red externa es de 4 a 8 metros de columna de agua y la columna de agua de 8 ~ 15 m de resistencia del sistema de tuberías de la estación de intercambio de calor. 12. ¿Cuáles son las formas de intercambio de calor? ¿Qué es el coeficiente de transferencia de calor? ¿Cuál es la principal forma de intercambio de calor en los intercambiadores de calor de superficie? Respuesta: Hay tres formas de intercambio de calor (o transferencia de calor): conducción de calor, convección y radiación. Para los intercambiadores de calor de superficie, las principales formas de transferencia de calor son la convección y la conducción de calor. La fórmula de cálculo para la transferencia de calor por convección es: Q=αA (t2-t1), y la fórmula de cálculo para la transferencia de calor por conducción es: Q=(λ). / δ)A(t2-t1). La transferencia de calor por convección ocurre en ambos lados del elemento de transferencia de calor en un intercambiador de calor de superficie, y la conducción de calor ocurre dentro del cuerpo del elemento. 13. ¿Cuáles son las formas de los intercambiadores de calor de superficie? ¿Cuáles son sus principios, ventajas y desventajas? Respuesta: Las principales formas de intercambiadores de calor de superficie son: intercambiadores de calor de carcasa y tubos, intercambiadores de calor de placas, intercambiadores de calor de tubos de calor, etc. Se puede subdividir en muchas formas, con las mismas desventajas: gran volumen, gran área, gran inversión, baja eficiencia de intercambio de calor (en comparación con el tipo híbrido) y corta vida útil. Su ventaja es que la calidad del agua condensada está ligeramente contaminada y es fácil; para reciclar. 14. ¿Cuáles son las desventajas de los intercambiadores de calor híbridos ordinarios? Respuesta: En los intercambiadores de calor híbridos ordinarios, el vapor entra por un lado y la circulación del agua se realiza completamente mediante electricidad. Aunque tiene las ventajas de un tamaño pequeño y una alta eficiencia térmica, tiene las siguientes desventajas: 1. No ahorra electricidad y no es rentable. indispensable bajo cualquier circunstancia. Guarde la bomba de agua en circulación; 2. Inestable Cuando la presión del vapor de entrada es baja o la presión del agua de entrada es alta, se producirán vibraciones y ruidos intensos. 3. De manera similar, también existe el problema de la dificultad para recuperar el condensado; agua. 15. ¿Qué tipos de válvulas se utilizan habitualmente en los sistemas de calefacción y cuáles son sus prestaciones? Respuesta: Las válvulas de uso común en los sistemas de calefacción incluyen: válvula de globo, válvula de compuerta (o válvula de compuerta), válvula de mariposa, válvula de bola, válvula de retención (válvula de retención), válvula de seguridad, válvula reductora de presión, válvula estabilizadora de presión, válvula de equilibrio, válvula reguladora. válvulas y una variedad de válvulas de control autooperadas y válvulas de control eléctricas. Entre ellas, la válvula de cierre: se utiliza para cortar el flujo del medio. Tiene cierto rendimiento de regulación y una gran pérdida de presión. A menudo se utiliza para cortar el flujo de vapor en los sistemas de calefacción. modelo para indicar la válvula de cierre: se utiliza para cortar el flujo del medio, cuando la válvula está completamente abierta, el medio puede pasar a través de ella como una tubería normal sin cambiar la dirección del flujo, por lo que la pérdida de presión es pequeña. . El rendimiento de regulación de la válvula de compuerta es muy deficiente y en el modelo de válvula se utiliza "Z" para indicar la válvula de compuerta. Válvula de retención: también conocida como válvula de retención o válvula unidireccional, permite que el medio fluya en una dirección. Si la presión detrás de la válvula es mayor que la presión frente a la válvula, la válvula de retención se cerrará automáticamente. Existen muchos tipos de válvulas de retención, entre las que se incluyen principalmente: tipo elevación, tipo oscilante, etc. El cuerpo de la válvula de elevación parece una válvula de cierre y tiene una gran pérdida de presión, por lo que rara vez se utiliza en sistemas nuevos de estaciones de intercambio de calor. Está representado por una "H" en el número de modelo de la válvula. Válvula de mariposa: el ajuste y la conmutación se logran cambiando el ángulo del disco de la válvula. Dado que el disco de la válvula siempre está en el medio del medio que fluye, la resistencia formada es relativamente grande, por lo que rara vez se usa. Está representado por "D" en el número de modelo de la válvula. Válvula de seguridad: Se utiliza principalmente para aliviar la presión cuando el medio está sobrepresionado para proteger equipos y sistemas. En algunos casos, las válvulas de seguridad de presión de agua con microapertura se pueden modificar para que sirvan como válvulas de presión constante del sistema. Hay muchas formas estructurales de válvulas de seguridad, que están representadas por "Y" en el modelo de válvula. 16. ¿Cuál es la función del removedor de suciedad? ¿Dónde suelen instalarse en el sistema? Respuesta: La función del removedor de suciedad es eliminar las impurezas del sistema de agua. El removedor de suciedad en la estación generalmente es más grande y se instala frente al calentador de vapor o en la tubería de retorno para evitar que la suciedad fluya hacia el calentador. El removedor de suciedad en el pozo de entrada fuera de la estación es generalmente pequeño y a menudo se instala en la tubería de suministro de agua. Algunos sistemas lo instalan y otros no. Su función es evitar que entren residuos en el radiador del usuario.

La nueva generación de calentadores de gas viene con un eliminador de suciedad incorporado 17. A veces nos encontramos con que algunos usuarios tienen los radiadores calientes y otros no. ¿Cómo solucionarlo? Respuesta: Esto se llama desequilibrio hidráulico del sistema y las causas son complicadas y generalmente incluyen las siguientes razones: (1) El diseño del diámetro de la tubería no es razonable y el diámetro de la tubería en algunas partes es demasiado delgado (2) La resistencia de; algunas piezas son demasiado grandes, como que la válvula no se puede abrir completamente, etc.; (3) Hay residuos que bloquean el sistema (4) El aire del sistema no se puede eliminar por completo debido a las direcciones de pendiente desiguales de las tuberías (5) El sistema pierde mucha agua; (6) La presión constante del sistema es demasiado baja, lo que resulta en un funcionamiento insuficiente. (7) El caudal y la altura de la bomba de agua en circulación son insuficientes. primero debemos identificar la causa y luego tomar las medidas correspondientes 18. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas del calentamiento con vapor y el calentamiento de agua? Respuesta: Aunque el sistema de calentamiento con vapor tiene la ventaja de ahorrar inversión, desperdicia demasiada energía. Según cálculos de departamentos autorizados, el calentamiento con vapor desperdicia aproximadamente un 30% más de energía que el calentamiento con agua. Por lo tanto, el método de calentamiento con vapor se está eliminando gradualmente. últimos años. Las principales manifestaciones del desperdicio de energía en el calentamiento con vapor son: (1) La calidad de las trampas de agua domésticas no cumple con los estándares, su vida útil es corta, su rendimiento es deficiente y la soda y el agua se excretan juntos (2) El calor. la disipación del sistema de tuberías es grande Además de la alta temperatura de trabajo, el aislamiento está dañado y el agua no se puede descargar. El mantenimiento oportuno también es una de las razones (3) El sistema tiene fugas graves; área, el calor generado por el vapor es mucho mayor que el del agua. Además de ser antieconómico, el calentamiento con vapor también es inseguro y propenso a quemaduras y daños por agua. Muchos sistemas van acompañados de vibraciones y golpes de ariete durante el funcionamiento, lo que afecta al trabajo y al descanso de las personas. Además, el aire en una habitación calentada por vapor es seco, lo que hace que la gente se sienta incómoda. Aunque el sistema de calentamiento de agua requiere un aumento adecuado de la inversión, supera las desventajas anteriores.

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