Оптимизация теплозащиты трубопроводов и оборудования тепловых сетей

• Автор: Хомякова, Ольга Павловна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 203 с. : ил.

1.1 Анализ уровня тепловых потерь в существующих тепловых сетях.

1.2 Нормативные документы и нормирование теплозащиты.

1.3 Существующие методики определения требуемой толщины теплоизоляционного слоя трубопроводов.

1.4. Постановка задачи исследования.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОГО ПОДХОДА И МЕТОДИКИ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ.
2.1. Современные принципы и критерии для оценки экономической целесообразности и оптимальности инвестиционных проектов

2Л. 1. Чистый дисконтированный доход.

2.1.2. Индекс доходности.

2.1.3. Срок окупаемости.

2.1.4. Внутренняя норма доходности.

2.1.5. Условие оптимальности.
2.2. Выбор параметра оптимизации и обоснование уточненной математической модели функции отклика
2.3. Получение уточненного аналитического решения задачи оптимизации теплозащиты наружных трубопроводов
2.4. Принципы эффективной теплозащиты трубопроводов и оборудования. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЧИСЛЕННОГО МЕТОДА ОПТИМИЗАЦИИ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ ДЛЯ УСЛОВИЙ ПОДЗЕМНОЙ КАНАЛЬНОЙ ПРОКЛАДКИ.
3.1. Разработка уточненной математической модели с учетом дополнительных капвложений в железобетонные лотки и земляные работы.
3.2. Выбор метода численной минимизации функции нескольких переменных.
3.3. Адаптация метода покоординатного спуска к решению задачи оптимизации теплозащиты трубопроводов.
3.4. Описание программновычислительного комплекса, разработанного для расчета оптимальной теплозащиты в условиях канальной прокладки трубопроводов.
3.4.1. Основные возможности комплекса и его интерфейс
3.4.2. Программновычислительный комплекс расчета оптимальной теплозащиты
3.4.3. Тестирование алгоритма поиска оптимальной толщины теплоизоляционного слоя
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ И ОБОРУДОВАНИЯ
4.1. Методы и критерии для комплексной количественной оценки качества теплоизоляционных материалов
4.1.1. Комплексный показатель эффективности теплоизоляционных материалов первого рода
4.1.2. Дифференциальный критерий потребительской эффективности
4.1.3. Полный потребительский потенциал теплоизоляционного материала.
4.1 .4. Частные потребительские потенциалы теплоизоляционных материалов в конструкциях
4.1.5. Зависимость между индексами доходности и частными потребительскими потенциалами теплоизоляционных материалов при теплозащите плоских поверхностей оборудования
4.1.6. Результирующие показатели интегральной эффективности теплозащиты
4.2. Оценка потребительской эффективности материалов, используемых для теплозащиты трубопроводов
4.2.1. Обоснование методики определения частных потребительских потенциалов теплоизоляционных материалов при теплозащите трубопроводов
4.2.2. Зависимость индекса доходности инвестиций в теплозащиту трубопроводов от величины частного потребительского потенциала теплоизоляционного материала
4.2.3. Анализ влияния теплопроводности материалов, характеризующихся одинаковыми значениями частных потребительских потенциалов в плоских конструкциях, на индекс доходности инвестиций в теплозащиту трубопроводов
4.2.4. Универсальная методика оценки сравнительной эффективности теплоизоляционных материалов при теплозащите трубопроводов и оборудования
ГЛАВА 5. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ДОСТИЖЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ПРИ КАНАЛЬНОЙ ПРОКЛАДКЕ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
5.1. Зависимость дисконтированных затрат от физикоэкономических свойств теплоизоляционного материала в условиях канальной прокладки
5.2. Вычисление оптимального объема тепловой изоляции при ее рациональном распределении по трубам для различных видов зависимостей теплового потока от рационально распределенного объема
5.3. Влияние выбора типа лотка на минимум функции дисконтированных затрат и на выбор теплоизоляционного материала
5.4. Влияние соотношения затратообразующих составляющих функции дисконтированных затрат на выбор лотка оптимального типа
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Для бесканальной прокладки трубопроводов используются жесткие теплоизоляционные оболочки из армопенобетона, битумокерамзита, битумовермикулита и битумоперлита 6,8,9, ,,, , ,, ,, , . В большинстве крупных городов, с населением более 0 тыс. Так, например, в Москве основной тип прокладки подземный, составляющий более от общей протяженности тепловых сетей, в том числе тепловая мощность ТЭЦ обеспечивает суммарного теплопотребления города. ТЭЦ и районных котельных достигает км. В условиях холодного климата России канальная прокладка тепловых сетей имеет преимущества по сравнению с другими видами прокладки, как на сегодняшний день, так и на долгосрочную перспективу. К ним относится возможность свободного расширения трубопроводов, уменьшение напряжений в металле, защита трубопроводов от повреждений при раскопках других коммуникаций, предотвращение выброса теплоносителя на поверхность земли при разрыве трубопроводов 1, 2. В соответствии с теплопроводы прокладывают в тепловой изоляции, которая снижает тепловые потери на воздухе в раз, а в земле в раз по сравнению с неутепленными трубопроводами . Ослабление относительного влияния тепловой изоляции в земле объясняется тем, что сам грунт является тепловой изоляцией, снижающей тепловые потери неутепленных трубопроводов в раза. Кроме того, при прочих равных условиях совместная прокладка теплопроводов в общих каналах позволяет снизить теплопотери на . Надземные конструкции трубопроводов применяют редко, т. Они применяются в условиях вечной мерзлоты и при неблагоприятном рельефе местности, а так же там, где, не нарушая движения транспорта и архитектурного ансамбля, могут дать существенную экономию средств . Бесканальная прокладка с применением предварительно изолированных труб применяется там, где технически невозможно или экономически нецелесообразно устройство дренажных систем для предотвращения затопления каналов грунтовыми водами и атмосферными осадками. Выбор типа прокладки определяется условиями местности. Как уже отмечалось выше, основной объем тепловых сетей в Российской Федерации был проложен или реконструирован в годы XX века. За прошедшие десятилетия прогрессирующий износ тепловых коммуникаций во многих регионах стал превышать допустимые нормы, что стало причиной многочисленных отказов и сверхнормативных утечек теплоносителя. Из опубликованных данных известно, что около 0 миллионов тонн воды ежегодно теряется изза аварий на теплотрассах. Это вызвано тем, что примерно объектов коммунального теплоснабжения и инженерных сетей нуждаются в полной замене и капитальном ремонте. Аварийность составляет 0,7 0,9 случая на 1 км в год для трубопроводов максимальных диаметров и 3 случая для трубопроводов диаметром 0 мм и менее , , , 2. Кроме того, в процессе эксплуатации за счет переменных тепловых воздействий, механических нагрузок, обусловленных вибрацией оборудования и ветровым напором переменного направления, а также изза увлажнения и высыхания при периодическом отключении оборудования, частичном заполнении грунтовыми водами, теплоизоляционный волокнистый слой уплотняется, толщина изоляции уменьшается, покровный слой разрушается, вследствие этого происходит коррозия трубопроводов, что приводит к большим теплопотерям при транспортировке теплоносителя . На рис. Теплопроект совместно с институтами ВНИПИЭнергопром, НИИМосстрой, Академией коммунального хозяйства им. Памфилова, ВНИИСТ, ВТИ . По данным , в настоящее время нормативные ежегодные потери тепловой энергии существующими теплоизолированными промышленными трубопроводами и оборудованием составляют 4 млн. Гкал. О 2,5 5 7,5 , , , . Рис. Зависимость теплозащитных свойств теплоизоляционных конструкций тепловых сетей от срока эксплуатации . С учетом сверхнормативных потерь теплоты, обусловленных снижением теплозащитных свойств теплоизоляционных конструкций в процессе эксплуатации, составляющих млн. Гкал. Гкалгод, или млн. Учитывая эти данные и информацию о влиянии окружающей среды на теплозащитные свойства конструкции тепловой изоляции, сверхнормативные тепловые потери составляют от нормативных. Потери через изоляцию подземных канальных теплопроводов тепловых сетей 4 млн. Гкалгод, или ,5 млн.