绝热节流技术的合理利用,势必形成供热领域的技术由粗放型向集约型发展的一个趋向。在热网系统中常见的绝热节流过程很多,合理利用绝热节流,不仅可以降低热能损耗、水资源损耗,而且可以有效利用热网资用压头以提高热网运行的稳定性。绝热节流元件的安装不仅要满足工艺需求,更要体现其节能技术需求。
在区域供热中,热网是供热系统的一个主要组成部分,因此热网系统的良好运行是确保区域供热节能降耗的关键环节。在现行的热网运行中,由于供热技术的粗放性,导致一些能源难以完全有效利用。有些技术相互制约,而难以达到有效运行状态。针对此问题,笔者在此谈一下绝热节流在热网运行中的应用。
一、绝热过程及绝热节流的概念
所谓绝热过程是指系统与外界在没有热量交换的情况下所进行的状态变化过程。当然此过程是一个理想化的过程,实际并不存在。在实际工程当中,为了便于分析计算以及讨论研究应用而将绝热过程进行简化和抽象。近似的将某一状态变化过程进行很快,热煤与外界之间来不及进行热量交换。
绝热节流则是对绝热过程的深层次应用,它是指热媒在管道中流经阀门、孔板或多孔堵塞物等设备时,由于局部阻力,使流体压力下降,而流体并未与外界交换热量的一种特殊流动过程。为便于理解,常以理想状态分析,如图1热力状态的示功图(P-V)和示热图(T-S)可以抽象简化表示之。
由图示可知,流体经状态1点至2点可视为一个绝热过程,在由状态1点至状态2点时,其压力降低,比体积增大,温度降低,但其熵变△S=0,又由q=TdS可知热量变化△q亦为零。此过程中运行参数变化有压力、流量以及温度等,在热力设备中,凡是上述现象的均可视为绝热节流。
二、绝热节流能耗分析
绝热节流的能量变化主要是通过研究节流元件前后处于平衡状态的流体状态参数之间的相关联。首先必须清楚节流是一个典型的能量不可逆过程。
在绝热节流过程中,热媒流经节流元件前后,其热量变化△q=0。当其节流元件前后在同一高度时,则重力位能没有变化,宏观动能变化较小,从而可以忽略不计。如图2所示:
相当于1-1处与2-2处焓值相等,但是由于扰动、摩擦以及惯性碰撞等的不可逆性,节流后压力是变化最显著的参数。其节流前后必会有P2<P1,S2>S1,且能量品质降低,即做功能力下降,由熵增原理可以说明。在实际工程中,其绝热节流前后状态参数会有如下变化:
焓值h1≈h2;温度T1≈T2;压力P2<P1;比体积V2>V1;比熵S2>S1。?
由此可以知道,绝热节流过程是一个耗能的过程,虽说此过程热量可近似不变,但在一定程度上降低了热网系统能量的品质,节流之后的热媒做功能力可显著下降。因此在热网中的任何节流元件安装之前必须做好技术分析。
三、绝热节流的应用
在热网运行中,能够合理利用绝热现象势必形成供热技术领域由粗放型向集约型发展的一个趋向。在热网系统中常见的绝热节流现象很多,
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