RU2020140218A

RU2020140218A - Способ работы циркуляционной системы и циркуляционная система

Info

Publication number: RU2020140218A
Application number: RU2020140218A
Authority: RU
Inventors: Роберто БАВЕЙ; Патрик ОПИТЦ; Олаф ХАЙНЕККЕ
Original assignee: Лтц - Центрум Фюр Луфт- Унд Тринквассерхюгиене Гмбх
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2022-06-15

Claims

1. Способ работы циркуляционной системы (10), имеющей охлаждающее устройство (12, 14) с входным портом (12а, 14а) и выходным портом (12b, 14b) для охлаждения воды и имеющей трубопроводную систему с множеством ответвлений, содержащих один или несколько отдельных участков с заданным тепловым взаимодействием с окружающей средой и соединенных посредством узлов, при этом одна или несколько линий трубопроводной системы сконфигурированы как подающий трубопровод (4, 5, 6), по меньшей мере одна в качестве единой подающей линии (7), соединенной с точкой (9) ответвления, и по меньшей мере одна линия сконфигурирована в качестве циркуляционного трубопровода (10А), соединенного к подающему трубопроводу или трубопроводам (4, 5, 6),

с этапами, при которых:

устанавливают температуру воды в выходном порте (12b, 14b) на значение T_a посредством охлаждающего устройства (12, 14),

устанавливают объемный расход во входном порте (12a) на значение V_z,

отличающийся следующими этапами, при которых:

определяют, в частности рассчитывают, изменение температуры воды между начальной областью и конечной областью согласно модели осевого изменения температуры для первого отдельного участка, соединенного к выходному порту (12b, 14b), начиная с начального значения температуры T_MA*<T_soll и начального значения объемного расхода V_z*,

определяют, в частности рассчитывают, изменение температуры воды между начальной областью и конечной областью для каждого дополнительного заданного отдельного участка согласно модели изменения температуры при граничном условии, что температура воды в начальной области заданного отдельного участка равна температуре воды в конечной области отдельного участка, к которому заданный отдельный участок присоединен, и

выбирают значение T_a температуры воды и значение V_z объемного расхода в выходном порте (12b, 14b) таким образом, чтобы в конечной области каждого отдельного участка температура воды была T_ME<T_soll, а во входном порте (12a, 14а) температура воды была установлена на T_b<T_soll с T_soll-T_b<θ, где θ>0 является заданным значением.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что значения T_a и V_z определяют в итерационной процедуре аппроксимации, при этом изменение температуры воды между начальной областью и конечной областью вычисляется исходя из начального значения температуры T_MA*<T_soll и начального значения объемного расхода V_z* для первого отдельного участка, соединенного с выпускным портом (12b, 14b), для каждого дополнительного заданного отдельного участка при граничном условии, что температура воды в начальной области заданного отдельного участка равна температура воды в конечной области отдельного участка, к которому заданный отдельный участок присоединен.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что отдельные участки спроектированы равномерно в отношении их теплового взаимодействия с окружающей средой по длине между их начальной областью и их конечной областью.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что температура T_ME воды в конечной области по меньшей мере одного отдельного участка длиной L определяется посредством формулы:

=

⋅

=

где L - длина равномерного отдельного участка (T_S1) (m);

- температура воды в начальной области, °C;

- температура воды в конечной области, °C;

t_m- температура окружающего воздуха, °C;

- коэффициент теплопередачи трубопровода, Вт/(м⋅К);

- массовый расход воды в отдельном участке, кг/с;

- удельная теплоемкость воды, Дж/(кг⋅К);

- объемный расход воды в отдельном участке, м³/с;

- плотность воды, кг/м³.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что коэффициент теплопередачи отдельных участков определяется по формуле:

где:

- сопротивление теплопередачи трубопровода, м⋅K/Вт;

- коэффициент внутренней теплопередачи, Вт/(м²⋅K);

- тепловое сопротивление, м⋅K/Вт;

- коэффициент внешней теплопередачи, Вт/(м²⋅K);

- внешний диаметр, м;

- внутренний диаметр, м,

и

6. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что циркуляционный насос (10b) интегрирован в циркуляционную систему (10).

7. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что охлаждающее устройство (12, 14) используется для охлаждения циркулирующей воды посредством передачи тепловой энергии от циркулирующей воды к потоку другого материала, предпочтительно, посредством теплоносителя.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что охлаждающее устройство (12, 14) термически соединено с генератором холода, предпочтительно тепловым насосом, водяным охладителем или сетью холодоснабжения.

9. Способ по любому одному из пп. 6-8, отличающийся этапами, при которых:

определяют потребительскую характеристику циркуляционного насоса (10b) в зависимости от подаваемого объемного расхода циркуляционного насоса (10b);

определяют потребительскую характеристику охлаждающего устройства (12, 14) в зависимости от температуры воды в выходном порте (12b, 14b);

устанавливают объемный расход V_z и температуру T_a воды в выходном порте (12b, 14b) таким образом, чтобы потребляемая мощность циркуляционного насоса (10b) и охлаждающего устройства (12, 14) принимала относительное или абсолютное минимальное значение.

10. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что для температуры T_soll выбирают значение 20°C +/- 5°C, а для температуры T_a воды выбирают значение 15°C +/- 5°C в выходном порте (12b, 14b).

11. Циркуляционная система, имеющая охлаждающее устройство (12, 14) с входным портом (12a, 14a) и выходным портом (12b, 14b) для охлаждения воды и имеющая трубопроводную систему с множеством ответвлений, содержащих один или несколько отдельных участков с заданным тепловым взаимодействием с окружающей средой и соединенных посредством узлов,

при этом для заданного распределения объемных расходов, выходящих из узлов, температура смешанной воды определяется из объемных расходов, выходящих из узлов в зависимости от объемных расходов, входящих в узлы,

причем одна или несколько линий трубопроводной системы сконфигурированы как подающий трубопровод (4, 5, 6), по меньшей мере одна линия в качестве единой подающей линии (7), соединенной с точкой (9) ответвления, и по меньшей мере одна линия сконфигурирована в качестве циркуляционного трубопровода (10a), соединенного с подающим трубопроводом или трубопроводами (4, 5, 6),

имеющая

средство для установки температуры воды в выходном порте (12b, 14b) на значение T_a посредством охлаждающего устройства (12, 14),

средство для установки стационарного объемного расхода циркулирующей воды во входном порте (12a, 14a) на значение V_z,

отличающаяся

средством устройства, предназначенным для определения изменения температуры воды между начальной областью и конечной областью каждого отдельного участка при граничном условии, что температура воды в конечной области заданного отдельного участка выбирается равной температуре воды в начальной области отдельного участка, соединенного с заданным отдельным участком в направлении потока циркулирующей воды, и

средством устройства, предназначенным для выбора значения T_a температуры воды и значения V_z объемного расхода в выходном порте (12b, 14b) таким образом, чтобы в конечной области каждого отдельного участка температура воды была T_ME<T_soll, а во входном порте (12a, 14а) температура воды была установлена на T_b<T_soll с T_soll-T_b<θ, где θ>0 является заданным значением.

12. Циркуляционная система по п. 11, отличающаяся тем, что предусмотрено средство устройства для определения значений T_a и V_z в итерационной процедуре аппроксимации, в которой температура T_ME воды вычисляется для каждого заданного отдельного участка в его конечной области, начиная с начального значения температуры T_MA*<T_soll и начального значения объемного расхода V_z* для первого отдельного участка, соединенного к выходному порту (12b), при этом температура T_MA' воды в начальной области следующего присоединенного отдельного участка выбирается равной температуре T_ME воды в конечной области заданного отдельного участка.

13. Циркуляционная система по пп. 11-13, отличающаяся тем, что отдельные участки спроектированы равномерно в отношении их теплового взаимодействия с окружающей средой по длине между их начальной областью и их конечной областью.

14. Циркуляционная система по пп. 11-13, отличающийся тем, что циркуляционный насос (10b) интегрирован в циркуляционную систему (10).

15. Циркуляционная система по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере один подающий трубопровод (4, 5, 6) соединен по меньшей мере с одной обводной линией (8).

16. Циркуляционная система по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна линия циркуляционного трубопровода (10а) отходит по меньшей мере от одного подающего трубопровода (4, 5, 6).

17. Циркуляционная система по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна линия по меньшей мере одного циркуляционного трубопровода (10a) отходит по меньшей мере от одной обводной линии (8).

18. Циркуляционная система по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере один подающий трубопровод (4, 5, 6) содержит по меньшей мере один стояк (5) и/или линию (6) этажа здания.

19. Циркуляционная система по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере один подающий трубопровод (4, 5, 6) содержит общую питающую линию (4), которая соединена точкой (1) разветвления с сетью водоснабжения.

20. Циркуляционная система по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что точка (1) разветвления соединена по меньшей мере к одной соединительной линии (2) и/или по меньшей мере к одной линии (3) потребителя.

21. Циркуляционная система по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере в одном подающем трубопроводе (4, 5, 6) и/или по меньшей мере в одной обводной линии (8) расположен по меньшей мере один статический или динамический делитель (8а) потока.

22. Циркуляционная система по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что охлаждающее устройство (12, 14) используется для передачи тепловой энергии от циркулирующей воды к потоку другого материала, предпочтительно посредством теплопередающего агента.

23. Циркуляционная система по п. 22, отличающаяся тем, что охлаждающее устройство (12, 14) термически соединено с генератором холода, предпочтительно тепловым насосом, водяным охладителем или сетью холодоснабжения.

24. Циркуляционная система по п. 23, отличающаяся тем, что по меньшей мере один отдельный участок трубопроводной системы сконструирован в качестве внешнего циркуляционного трубопровода.

25. Циркуляционная система по п. 24, отличающаяся тем, что по меньшей мере один отдельный участок сконструирован в качестве встроенного циркуляционного трубопровода.

26. Циркуляционная система по одному из пп. 11-25, отличающаяся тем, что охлаждающее устройство (12) соединено своим выходным портом (12b) с подающим трубопроводом (4а) и своим впускным портом (12а) с вертикальным циркуляционным трубопроводом.

27. Циркуляционная система по одному из пп. 11-26, отличающаяся тем, что охлаждающее устройство (14) интегрировано в линию (5) стояка и/или линию (6) этажа здания.