ОАО «Т ЮМЕНСКИЙ МОТОРНЫЙ ЗАВОД » (ТМЗ) Технический отчет 2013 г.

Т ЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ Компанией ООО «ТД ВИМ» было получено техническое задание от ОАО «Тюменский моторный завод» (ТМЗ) произвести технический анализ, а затем провести испытания по адресу: Тюменская область, г. Тюмень-14, площадь Владимира Хуторянского по снижению энергозатрат и оптимизации теплопотерь на трубопроводе 630 мм. А также дать готовое решение для устранения этих недостатков.

Т ЕХНИЧЕСКИЙ А НАЛИЗ По приезду на место выяснилось что труба диаметр 630 мм а местами 720 мм находится на открытой местности. Вдоль трубы на всей протяженности она заросла кустарником и молодыми березами. Теплоизоляция разрушена, оголенные участки трубы местами составляют от 10 до 30 метров. Трубопровод был изолирован по старой технологии. Два слоя минеральной ваты, на неё нанесена сетка, а по сетке нанесен армирующий материал и все закрыто металлическим листом. На данной трубе проводились ремонтные работы и вместо металлического листа был применен кровельный материал. Вдоль трубы валяются остатки кровельного материала и металлического листа. Армирующий слой разрушен под воздействием человеческого вмешательства и природных осадков. Состояние поверхности трубы: повреждена коррозией, местами она превышает 100 мкр. Вывод: В данный момент теплоизоляция не работает на всем протяжении трубопровода.

Р ЕЗУЛЬТАТЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ

Р ЕШЕНИЕ Для решения данной проблемы был предложен на испытания нано технологичный материал торговой марки «Yourshield» серии «Antidote AT». Специалистами нашей компании участок трубопровода был обработан антикоррозийной грунтовкой, марки «Yourshield» серии «Antidote XP» c температурным режимом работы -70 до +230, затем было произведено нанесение в 2 мм теплоизоляционного материала «Antidote AT» на трубопровод и в конце два мм были покрыты защитным слоем изоляционного материала в виде 1 мм «Antidote AS», потом были установлены датчики типа К1 термопара и произведены замеры материала по теплотехническим показателям. В течении 5 часов снимались показания прибора самописца марки «Testo 175 t3» (двух-канальный). Замеры производились контактным способом с интервалом 1мин с помощью оборудования фирмы «Testo AG» (Германия). Данное оборудование прошло сертификацию об утверждении типа средств измерений в РФ под номером DE.C A от г. Так же были сняты показание наружной температуры и влажности воздуха Результаты получились следующие.

Г РАФИК ПОКАЗАНИЙ Название прибора: :37:54Страница1/1 Время запуска: :36:13 МинимумМаксимумСреднее значение Граничные значения Время окончания: :55:13t - на материале [°C]12,517,314, ,0/150,0 Каналы измерения: 2t - трубы [°C]45,247,446,6 -18,0/150,0 Измеренные значения: 200 SN

Р ЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И НАНЕСЕНИЯ

С ЕРТИФИКАТЫ СООТВЕТСТВИЯ И СВИДЕТЕЛЬСТВО

Т ЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПО ПРОЕКТУ «С НИЖЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ И ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ОТ КОТЕЛЬНОЙ ДО ПОТРЕБИТЕЛЯ ». Описание проекта Целью проекта является уменьшение потерь тепловой энергии теплопередачей через конструкции трубопроводов тепловых сетей, снижение затрат на отопление, а также расходов на текущий ремонт. В настоящее время для изоляции труб тепловой сети применён стандартный теплоизоляционный материал – минеральная вата толщиной 100 мм, закреплённая сеткой рабица с наружным покрытием, оцинкованным стальным листом. На всём протяжении трубопровода имеются существенные разрушения существующего теплоизоляционного слоя. В соответствии с МДК «Методика определения нормативных значений показателей функционирования водяных тепловых сетей систем коммунального теплоснабжения», Приложение 3, Таблица 3.2, поправка к коэффициентам теплопроводности теплоизоляционных материалов в зависимости от технического состояния изоляционных конструкций уже при незначительных разрушениях теплоизоляционного слоя составляет 1,3 – 1,5. При применении традиционных теплоизолирующих материалов, такие и другие разрушения (уплотнение и/или обвисание теплоизоляционного слоя) происходят уже в течение первого года эксплуатации, что ведёт к существенным теплопотерям через участки неэффективного утепления труб. Как следствие - вынужденное увеличение эксплуатационных затрат. Кроме того, применяемая на объекте изоляция не обеспечивает защиту трубопроводов от коррозии.

Н ИЖЕ ПРИВЕДЕНЫ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ : Диаметр трубопровода: 630 мм. Длина подающего трубопровода: 8000 м. Длина обратного трубопровода: 8000 м. Расход теплоносителя: 640 тонн/час. Среднегодовая температура в подающем трубопроводе: +110 °С. Среднегодовая температура в обратном трубопроводе: +50 °С. Температура воздуха в холодный период года обеспеченностью 0,94: - 22 °С. (CниП «Строительная климатология», Табл. 1 «Климатические параметры холодного периода года») Средняя температура (Тюмень): - 6,1 °С (CниП ). Продолжительность периода: 240 суток. Средняя скорость ветра: 3,6 м/с.

Т ЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ ДЛЯ НЕИЗОЛИРОВАННОГО ТРУБОПРОВОДА Определяем режим движения воздуха при поперечном обдувании. По таблице «Теплофизические характеристики воздуха» определяем при температуре воздуха -22 °С коэффициент теплопроводности воздуха λ в = 1,946 и коэффициент кинематической вязкости воздуха v в = 11,59. Принимаем по среднему значению поправку на угол обдувания β φ = 0,821.Поправочный коэффициент на скорость воздуха принимаем β u = 0,866. Вычисляем критерий Рейнольдса для диаметра труб Ø630: Re = 1000 · 3,6 · 0,866 · 630 / 8000 = 245,5 Поскольку Re

Т ЕПЛОПОТЕРИ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ, ИЗОЛИРОВАННЫХ СИСТЕМОЙ «A NTIDOTE AT» Для расчёта трубопровода с теплоизоляцией необходимо учитывать коэффициенты теплоотдачи горячего и холодного теплоносителей, а также термические сопротивления всех слоёв, из которых состоит стенка, включая слои загрязнений. Коэффициент теплопередачи K: 1 K = /α w + Σδ m /λ m +1/α п ( т = 1, 2,..., n) Критерий Рейнольдса: Re = 0,57 0, /0,28 = Режим движения воды в трубе турбулентный. Рассчитываем коэффициенты теплопередачипри следующих значениях параметров: α w – коэффициент теплоотдачи для воды (турбулентное движение в трубах), 3420 Вт/м 2 *К или 2940,7 ккал/(м 2 *час*°С); Коэффициент лучистой теплоотдачи рассчитываем с учётом степени черноты поверхности изоляции ε п = 0,6. α л = 3,97 ккал/(м 2 *час*°С); α п – коэффициент теплотдачи на наружной поверхности изоляции, 4,14ккал/(м 2 *час*°С); δ m – толщина слоя изоляции 2,1 мм; λ m – коэффициент теплопроводности изоляции, 0,01 Вт/м*К. При наличии изоляции термическим сопротивлением стальной стенки трубы можно пренебречь. К = 2,38Вт/м 2* К После нахождения коэффициента теплопередачи, рассчитываем удельный тепловой поток: q = K (t w - t в ) = 2,38 ( ) = 314,16 Вт/м 2 = 270,12ккал/м 2 *час

Часовые тепловые потери трубопровода определяем как произведение удельного теплового потока на площадь трубопровода. Q = 270,12 3,14 0, = ккал/час Вычисляем модуль показателя экспоненты, при этом расход теплоносителя равен 640 т/час. Модуль показателя экспоненты: АL = 4,14 3, / ( ) = 0,2. Следовательно, теплопотери были определены с погрешностью около (0,2/2) %. Требуются вычисления по нелинейной зависимости. T w = (T w - T в ) ( 1 – е -АL ) = ( ) (1-exp(-0,2)) = 132 (1-0,81) = 25,08°С. Определяем конечную температуру теплоносителя: T wк = T w - T w = 110 – 25,08 = 84,92°С. Определяем уточненное значение теплопотерь: Q = 1000 G w T w = ,08 = 16,05 Гкал/час Определяем тепловые потери трубопроводом за период 240 суток: Q п = 16, = Гкал/период. Итого снижение тепловых потерь при применении теплоизоляции за период: Q = , = 34041,6 Гкал/период. Тарифная ставка за 1 Гкал составляет 709 руб. Тогда экономия за период будет равна : 34041,6 Гкал/период * 709руб = рублей.

Р АСЧЁТ ПОТЕРЬ В ТЕПЛОВОЙ СЕТИ В СООТВЕТСТВИИ С СТО ГАЗПРОМ РД Определяем поправочный коэффициент к нормам плотности теплового потока, представлен-ным в таблицах для участков надземной прокладки подающей линии: К п = (t п – t нв )/ (t п,г – t хв ) = (110+6,1)/(110+5) = 1,01 Определяем поправочный коэффициент к нормам плотности теплового потока, представлен-ным в для участков надземной прокладки обратной линии: К о = (t о – t нв )/ (t п,г – t хв ) = (50+6,1)/(50+5) = 1,02 Определяем тепловые потери по видам прокладки с учетом диаметра и поправочных коэффициентов. Нормы плотности теплового потока принимаем в зависимости от диаметра и вида прокладки по таблицам.таблицам Методом интерполяции по таблице находим норму плотности теплового потока для подающего трубопровода при средней температуре теплоносителя 110 °С равной 151,0 ккал/м·ч, для обратного при средней температуре теплоносителя 50 °С - 88 ккал/м·ч. Тогда: Q п = 1, = ккал/ч Q о = 1, = ккал/ч. За период: Q п,п = , = 8784,6 Гкал Q о,п = , = 5170,2 Гкал. Суммарные потери тепловой энергии через изолированную поверхность Q п,п + Q о,п = 13954,8 Гкал/период.

В ЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 1. Предлагаемая двухслойная антикоррозионная и теплоизолирующая система, представляющая собой нано технологичный материал марки «Yourshield» серии «AntidoteAT», является эффективным теплоизолятором, позволяющим существенно снизить тепловые потери сетей. 2. Система сохраняет теплоизолирующие свойства на протяжении всего срока службы – не менее 10 лет (в отличие от традиционных теплоизолирующих материалов). 3. Применение материала «AntidoteAT» обеспечивает снижение потерь тепловой энергии теплопередачей через конструкции трубопроводов тепловых сетей, экономию энерго-ресурсов, расходов на текущий ремонт, а также возможное снижение тарифов ЖКХ для населения. 4. Экономический эффект за счёт нанесения изоляции составит рублей. за отопительный сезон.