Теплотрасса это что: Теплотрасса | это… Что такое Теплотрасса?

Теплотрасса | это… Что такое Теплотрасса?

Теплотра́сса (от слов тепло и от немецкого Trasse — линия, маршрут) — элемент ряда систем теплоснабжения, расположенный между источником тепла и его потребителем и представляющий собой подземный или надземный трубопровод.

Описание

Теплотрассы различают по:

• виду теплоносителя
  • пар
  • вода
• способу прокладки
  • подземные: бесканально, в непроходных каналах, полупроходных каналах, проходных каналах и в общих коллекторах совместно с другими инженерными коммуникациями
  • надземные: на низких и высоких отдельно стоящих опорах.

Общая протяжённость теплотрассы из-за тепловых потерь обычно ограничена 10-20 километрами и не превышает 40 километров. Ограничение на протяжённость связано с возрастанием доли потерь тепла, необходимостью применения улучшенной теплоизоляции, необходимостью использовать для обеспечения перепадов давления у потребителей дополнительные перекачивающие насосные станции и (или) более прочные трубопроводы, что ведёт к повышению себестоимости продукции и снижению эффективности технического решения; в конечном счёте это вынуждает потребителя использовать альтернативные схемы теплоснабжения (локальные котельные, электрические котлы, печи). Для повышения ремонтопригодности секционирующей арматурой (например задвижками) теплотрасса делится на секционированные участки. Это позволяет сократить время опорожнения-заполнения до 5-6 часов даже для трубопроводов большого диаметра. Для фиксации механического, в том числе, реактивного перемещения трубопроводов используются неподвижные (мёртвые) опоры. Для компенсации температурной деформации применяются компенсаторы. В качестве компенсаторов могут использоваться углы поворота, в том числе специально проектируемые (П-образные компенсаторы). В качестве компенсаторов-элементов применяются сальниковые, сильфонные, линзовые и другие компенсаторы. Для целей опорожнения-заполнения трубопроводы теплотрассы оборудуются байпасами, дренажами, воздушниками и перемычками.

Короба подземной теплотрассы часто перегораживают стенками на случай прорыва теплоносителя.

Один из вариантов теплосети: теплосеть глубокого залегания — тоннель диаметром 2,5 метра. Примеры из строящихся в Москве: под улицей Большая Дмитровка проходит теплосеть глубокого залегания, ствол за кинотеатром «Пушкинский» — на глубине 26 метров. На Таганской площади глубина залегания меньше — 7 метров.

Подобные туннели теплосетей прокладываются горнопроходческим щитом.

Бесканальная прокладка

Бесканальной прокладкой называется прокладка трубопроводов непосредственно в грунте. Для бесканальной прокладки используют трубы и фасонные изделия в особой изоляции — пенополиуретановой (ППУ) теплоизоляции в полиэтиленовой оболочке, пенополимерминеральной (ППМ) изоляции (безоболочной).

Теплопроводы в индустриальной ППУ изоляции оборудуются системой оперативного дистанционного контроля (СОДК) состояния изоляции, позволяющей с помощью приборов своевременно отследить попадание влаги в теплоизоляционный слой. Трубопроводы — в ППУ и полиэтиленовой оболочке применяются при бесканальной прокладке; в ППУ и стальной витой оболочке применяются в каналах, техподпольях, на эстакадах.

В заводских условиях тепло-гидроизолируются не только стальные трубы, но и фасонные изделия: отводы, переходы диаметров, неподвижные опоры, запорная арматура.

См. также

• Тепловые сети
• Теплоноситель
• Сильфонный компенсатор

Теплотрасса — артерия жизни | БелИНЭКО

Теплотрасса – артерия жизни

Обычно под теплотрассой понимают трубопроводы, по которым транспортируется и распределяется между потребителями теплоноситель.

Фактически это основное звено системы теплоснабжения, в значительной степени определяющее надежность, качество и экономичность подачи теплоты потребителям.

Теплотрассы больших централизованных систем теплоснабжения представляют самостоятельную структуру, имеющую два иерархического уровня: магистральные трассы и распределительные – квартальные и микрорайонные.

Магистральные тепловые трассы соединяют источники теплоты с районными теплопунктами и являются основными теплопроводами.

Они имеют большие диаметры (500—1400 мм) и представляют собой городские инженерные сооружения, охватывающие всю территорию города.

Их сооружают в виде единой закольцованной системы, обеспечивающей надежное и удовлетворяющее спрос на теплоту транспортирование теплоносителя.

Разделение теплотрасс на два иерархических уровня облегчает их эксплуатацию и служит основой для создания автоматизированной системы управления, которая повышает надежность и качество теплоснабжения.

Оперативное управление теплотрассами осуществляется с помощью запорных органов (обычно задвижек), манипулируя которыми отключают и включают отдельные участки, насосно-перекачивающие и дроссельные станции.

Для повышения надежности подачи теплоносителя в районные тепловые пункты последние присоединяют ответвлениями с двух сторон секционирующей задвижки.

Задвижки диаметром 400—500 мм и более делают с электроприводом. Расстояние между задвижками — 1—2 км. Управление теплотрассами основывается на контроле за режимами, состоянием элементов, возникающими утечками теплоносителя.

В районных тепловых пунктах устанавливается защита от гидравлических ударов – сбросное устройство.

Теплотрассы прокладывают под землей и над землей. Надземная прокладка долговечнее из-за уменьшения наружной коррозии. При ней легче контролировать состояние труб и проводить ремонты.

Однако применение наружной прокладки в городах ограничено из архитектурных соображений. Основной вид прокладки – подземная.

Теплотрассы прокладывают в специальных каналах, выполненных из железобетона, или бесканально – непосредственно в грунте.

В процессе эксплуатации системы теплоснабжения заполняются горячей водой, опорожняются от нее, а температура воды изменяется в течение года.

В результате температура стенки трубы непрерывно изменяется, и для восприятия темперных удлинений трубопроводы оборудуют компенсаторами.

Участок трубопровода закрепляют по концам в неподвижных опарах, а между ними устанавливают компенсатор.

С помощью неподвижных опор трубопроводы закрепляют вблизи теплообменных аппаратов, насосов и другого оборудования, чтобы снять нагрузки от темперных деформаций.

Неподвижные опоры располагают в камерах и непосредственно в каналах. Трубопроводы в каналах укладывают на подвижные опоры.

Для возможности эксплуатационных наблюдений за состоянием оборудования тепловых сетей и их ремонта сооружают специальные подземные камеры.

В них размещают задвижки, компенсаторы, спускные и воздушные краны. При больших диаметрах теплотрасс (500 мм и выше) для создания благоприятных условий обслуживания участков, задвижек с электроприводом над камерами устраивают надземные сооружения в виде павильонов.

Тепловые трубки для управления температурным режимом

Все, что вам нужно знать о тепловых трубках

Тепловые трубки — один из наиболее эффективных способов перемещения тепла или тепловой энергии из одной точки в другую. Эти двухфазные системы обычно используются для охлаждения помещений или материалов даже в открытом космосе. Тепловые трубы были впервые разработаны для использования Лос-Аламосской национальной лабораторией для подачи тепла и отвода отработанного тепла из систем преобразования энергии.

Сегодня тепловые трубки используются в самых разных системах охлаждения: от космоса до медицинских устройств, охлаждения силовой электроники, самолетов и многого другого! Если вы не уверены, являются ли тепловые трубы идеальным тепловым решением для вашего проекта, свяжитесь с нами, чтобы обсудить ваше применение, и наши инженеры смогут определить наилучший путь вперед.

Ответы на все вопросы по практическому использованию тепловых трубок 

1. Что такое тепловые трубки?
2. Как работает тепловая трубка
3. Когда используются тепловые трубки?
4. Примеры использования тепловых трубок
5. Каковы преимущества тепловой трубки?
6. Существуют ли рекомендации по проектированию тепловых трубок?

Тепловая трубка — это простой инструмент, но принцип его работы весьма изобретателен:

 

Готовы снизить затраты, повысить срок службы и надежность вашего оборудования?

Часто задаваемые вопросы о тепловых трубках:

Что такое тепловые трубки?

Это герметичный сосуд, который вакуумируется и заполняется рабочей жидкостью, как правило, в небольшом количестве. В трубе используется сочетание испарения и конденсации этой рабочей жидкости для чрезвычайно эффективной передачи тепла.

Наиболее распространенная тепловая трубка имеет цилиндрическое сечение, с фитилем на внутреннем диаметре. Холодная рабочая жидкость движется по фитилю от более холодной стороны (конденсатор) к более горячей стороне (испаритель), где испаряется. Затем этот пар движется к радиатору конденсатора, принося с собой тепловую энергию. Рабочее тело конденсируется, выделяя скрытую теплоту в конденсаторе, а затем повторяет цикл непрерывно отводя тепло от части системы.

Падение температуры в системе минимально благодаря очень высоким коэффициентам теплопередачи при кипении и конденсации. Эффективная теплопроводность может достигать от 10 000 до 100 000 Вт/м·К для длинных тепловых труб по сравнению с примерно 400 Вт/м·К для меди. Выбор материала зависит от применения и привел к таким сочетаниям, как калий с нержавеющей сталью, вода с медью и аммиак с алюминием, сталью и никелем.

Преимущества включают пассивную работу и очень долгий срок службы при минимальном техническом обслуживании или вообще без него.

Как работает тепловая трубка?

Тепловая труба состоит из рабочего тела, фитильной конструкции и герметичной оболочки (оболочки). Подводимая теплота испаряет рабочую жидкость в жидком виде на поверхности фитиля в испарительной секции.

Пар и связанная с ним скрытая теплота перетекают в более холодную секцию конденсатора, где они конденсируются, отдавая скрытую теплоту. Капиллярное действие затем перемещает сконденсированную жидкость обратно в испаритель через структуру фитиля. По сути, это работает так же, как губка впитывает воду.

Процессы фазового перехода и циркуляция двухфазного потока в тепловой трубе будут продолжаться до тех пор, пока существует достаточно большая разница температур между секциями испарителя и конденсатора. Жидкость перестает двигаться, если общая температура однородна, но снова начинает двигаться, как только возникает разница температур. Источник питания (кроме тепла) не требуется.

В некоторых случаях, когда нагретая секция находится ниже охлаждаемой секции, для возврата жидкости в испаритель используется сила тяжести. Однако фитиль необходим, когда испаритель находится над конденсатором на земле. Фитиль также используется для возврата жидкости при отсутствии гравитации, например, в приложениях НАСА для микрогравитации.

Когда используются тепловые трубки?

Когда вы спросите, что такое тепловые трубки, вы лучше поймете, когда узнаете, когда они используются. Вы найдете множество простых и сложных систем, в которых эти трубы используются в различных вариантах развертывания, основанных на различных принципах работы, требованиях к тепловым характеристикам, требованиях к проводимости, пространственных ограничениях, общей прочности и стоимости.

Наши инженеры-теплотехники согласны с тем, что тепловые трубы — это разумное вложение, если у вас есть устройство или платформа, для которых требуется одно из следующих действий:

• Перенос тепла из одного места в другое. Например, многие электронные устройства используют это для передачи тепла от микросхемы к удаленному радиатору.
• Преобразование тепла с высоким тепловым потоком в испарителе в меньший тепловой поток в конденсаторе, что упрощает отвод всего тепла с помощью традиционных методов, таких как жидкостное или воздушное охлаждение. Тепловые потоки до 1000 Вт/см ² могут быть преобразованы с помощью специальных испарительных камер.
• Обеспечьте изотермическую поверхность. Примеры включают в себя работу нескольких лазерных диодов при одинаковой температуре и создание очень изотермических поверхностей для калибровки температуры.

Несколько стандартных примеров использования тепловых трубок

Наиболее распространенным применением является система медных тепловых трубок, использующая воду внутри медной оболочки для охлаждения электроники, работающая в диапазоне температур от 20°C до 150°C. .

Одним из преимуществ системы медь/вода является то, что ее легко комбинировать с уже существующими в электронике элементами. Радиаторы с тепловыми трубками присутствуют почти в каждом вычислительном устройстве, и их возможности охлаждения улучшаются в сочетании с тепловыми трубками.

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха часто используют тепловые трубы для рекуперации энергии, поскольку они не требуют энергии.

Они также используются для контроля температуры спутников и космических аппаратов. Системы обеспечивают эффективный метод распределения тепла. Эти системы космических кораблей используют чрезвычайно чистые жидкости и построены в соответствии с самыми строгими стандартами, чтобы обеспечить работу в течение 30+ лет. Каждая проблема в космосе имеет решающее значение, и небольшие сбои могут разрушить многомиллионное оборудование.

• Высокая эффективная теплопроводность. Передача тепла на большие расстояния с минимальным падением температуры.
• Пассивная работа. Не содержит движущихся частей и не требует для работы никакой энергии, кроме тепла.
• Изотермический режим. Очень изотермические поверхности с колебаниями температуры до ± 5 мК.
• Долгий срок службы без обслуживания. Нет движущихся частей, которые могут изнашиваться. Вакуумное уплотнение предотвращает потери жидкости, а защитные покрытия обеспечивают длительную защиту каждого устройства от коррозии.
• Снижение затрат. За счет снижения рабочей температуры эти устройства могут увеличить среднее время наработки на отказ (MTBF) электронных узлов. В свою очередь, это снижает потребность в техническом обслуживании и затраты на замену. В системах HVAC они могут снизить потребление энергии для отопления и кондиционирования воздуха со сроком окупаемости в несколько лет.

Существует несколько универсальных преимуществ работы тепловых трубок практически во всех областях применения.

Существуют ли рекомендации по проектированию тепловых трубок?

Общая тепловая нагрузка, которую может нести тепловая труба, зависит от общей длины, длины испарителя и конденсатора, диаметра и ориентации по отношению к силе тяжести. Есть несколько ограничений, которые регулируют теорию тепловых трубок, однако в наземных приложениях предел капиллярности является наиболее ограничивающим фактором. Это происходит, когда способность капиллярного насоса неэффективна для подачи достаточного количества жидкости в испаритель из конденсатора. Это приведет к пересыханию испарителя. Высыхание препятствует продолжению термодинамического цикла, и тепловая трубка больше не работает должным образом.

Тепловые трубы наиболее эффективны, когда испаритель находится ниже конденсатора, создавая обратный путь жидкости, который поддерживается гравитацией, а максимальная мощность уменьшается по мере увеличения неблагоприятной высоты испарителя.

Узнайте больше о рекомендациях по проектированию тепловых труб для стандартных размеров, изгибов и сплющивания…

Ответы на все ваши вопросы по практическому использованию тепловых трубок

Теперь, когда вы знаете основы, мы уверены, что у вас есть более сложные вопросы. Хотя некоторые ответы относятся к вашим потребностям и системным требованиям, эти ответы на стандартные вопросы помогут вам лучше понять, как работают эти устройства:

• На каком расстоянии может работать тепловая трубка?

Наземные тепловые трубы, работающие против силы тяжести, относительно короткие — обычно не более 2 футов (60 см) в длину и максимальная высота против силы тяжести примерно один фут (30 см).

Тепловые трубы космического корабля обычно имеют длину менее 10 футов (3 м), и допускается дополнительная длина, поскольку они работают в условиях невесомости.

Когда тепловая трубка работает под действием силы тяжести, называемой термосифоном, длина может быть практически неограниченной, и многие из них имеют длину до сотен футов (м).

• Может ли тепловая трубка работать против силы тяжести?

Они могут работать , даже когда испаритель расположен над конденсатором, двигаясь против силы тяжести. Это означает, что капиллярное действие должно возвращать жидкость против перепадов давления жидкости, а также гравитационного напора. Эта установка уменьшит общую максимальную мощность, доступную для перемещения рабочей жидкости. Используйте калькулятор тепловых труб ACT, чтобы точно определить требования и возможности.

• Какой диапазон температур для тепловой трубки?

Отдельные двухфазные системы могут переносить по крайней мере некоторое количество тепла между тройной точкой и критической точкой рабочей жидкости, но мощность, передаваемая как вблизи тройной точки, так и вблизи критической точки, очень мала. Существует меньший практический диапазон температур, который показывает индивидуальные возможности и ограничения, например, медно-водяные тепловые трубы обычно работают при температуре от 25°C до 150°C.

• Какие материалы используются для оболочек тепловых труб, фитилей и рабочих жидкостей?

Нас часто спрашивают, из каких материалов изготавливаются оболочки и фитили, и что можно использовать в качестве рабочих жидкостей. Существует значительное количество материалов, которые можно использовать для каждого из них, но важным требованием является то, что жидкость и материалы должны быть совместимы. Мы составили этот список совместимых материалов, но наиболее распространенными комбинациями оболочка/фитиль и рабочая жидкость являются медь/вода для охлаждения электроники, алюминий/аммиак для терморегулирования космического корабля, медь/фреон и сталь/фреон для систем рекуперации энергии. , а также суперсплавные/щелочные жидкости для металлообработки для высокотемпературных применений.

Процесс выбора материала начинается с согласования рабочей температуры с подходящей рабочей жидкостью. Правильный выбор оболочки, фитиля и рабочих жидкостей позволяет компании ACT построить для вас систему, которая не требует технического обслуживания.

• Может ли работать водяная тепловая труба после замерзания?

Водяные тепловые трубы передают очень мало энергии при температурах ниже ~ 25°C из-за очень низкой плотности пара, ограничивающей количество передаваемой мощности. При температурах ниже точки замерзания передача тепла происходит только за счет теплопроводности через стенку и фитиль.

Обратите внимание, что правильно спроектированные медно-водяные тепловые трубы могут выдерживать тысячи циклов замораживания/оттаивания без повреждения несущей способности после того, как вода станет жидкой. Это достигается за счет строгого контроля запасов жидкости, чтобы вся жидкость находилась в фитиле. Это предотвращает образование жидкого мостика и повреждение устройства за счет расширения при замерзании.

Свяжитесь с ACT для правильного использования тепловых трубок

Теперь, когда вы узнали, что такое тепловые трубки и как они используются, пришло время связаться с ACT для получения дополнительной информации и расценок на установку тепловой трубки в ваше оборудование. Мы поможем вам решить, как наилучшим образом удовлетворить ваши потребности с помощью оборудования, в том числе:

• Терморегулирование
• Тепловые трубы в сборе
• Пластины HiK™
• Блоки паровой камеры
• Радиаторы PCM
• Холодильные тарелки
• И многое, многое другое.

Мы предоставим вам все необходимое для понимания стоимости и установки стандартных тепловых трубок, а также вариантов с гравитационным воздействием, работающих в зонах, где внутренние жидкости могут замерзнуть, и в других конкретных случаях на Земле и над Землей.

Сократите свои расходы и увеличьте срок службы и надежность вашего оборудования с помощью простой беседы, призванной сделать вашу работу проще и доступнее. Свяжитесь с ACT сегодня, чтобы узнать обо всех аспектах управления температурным режимом, от разработки до производства тепловых труб и других вариантов рекуперации энергии.

Принцип работы тепловой трубы и ее применение

Принцип тепловой трубы

Тепловая труба, впервые изобретенная на рубеже 20-го века, сама по себе не является новым изобретением. Ранние тепловые трубы были сконструированы из полых металлических труб, запаянных с обоих концов, вакуумированных и заполненных небольшим количеством испаряющейся жидкости. Они содержали «фитиль» для транспортировки жидкости от одного конца тепловой трубы к другому.

Опираясь на энергию, поглощаемую и высвобождаемую при фазовом переходе жидкости, полая тепловая трубка обеспечивает чрезвычайно быструю передачу тепла . Тепло, приложенное к одному концу трубы, почти мгновенно испарит жидкость внутри. Затем этот пар перемещался к другому, более холодному концу трубы, где он быстро конденсировался обратно в жидкость, высвобождая тепло, поглощенное при испарении.

Последние разработки тепловых трубок

Современные тепловые трубки способны передавать тепло в несколько сотен раз быстрее, чем сплошной медный стержень. Однако применение тепловых труб в прошлом было ограничено из-за стоимости их строительства. Требование отдельных трубок и внутренних капиллярных фитилей традиционно делало стоимость тепловых трубок слишком высокой для всех, кроме самых экзотических применений. Кроме того, фитильные материалы прослужили недолго.

Компания Heat Pipe Technology, Inc. произвела революцию в конструкции тепловых труб в начале 1980-х годов, и в 1986 году HPT получила первый из нескольких патентов на тепловые трубы. Разработанные методы позволили снизить стоимость запатентованных компанией тепловых труб до коммерчески доступный уровень. В патенте также раскрывается новое и ранее неизвестное применение тепловых трубок, а именно их использование для повышения эффективности и способности осушения систем кондиционирования воздуха.

Открытие осушения с помощью тепловых трубок

В 1983 году инженеры-исследователи HPT разработали метод применения тепловых трубок в системе кондиционирования воздуха. Был построен прототип с тепловыми трубками, которые позже станут запатентованной компанией технологией осушения тепловых трубок. Первоначальные испытания показали, что тепловая трубка значительно улучшила характеристики охлаждающего змеевика для осушения.

Это исследование привело к заключению контракта на использование технологий с НАСА. Потенциал технологии был также отмечен премией Министерства энергетики (DOE) в 1991 через грант для доведения технологии тепловых трубок до всеобщего сведения.

Тепловые трубки для осушения и рекуперации энергии

В системе кондиционирования воздуха чем холоднее становится воздух при прохождении через охлаждающий змеевик, тем больше влаги конденсируется. Тепловые трубки HPT наматываются вокруг охлаждающего змеевика, причем одна часть тепловой трубки находится в потоке возвратного воздуха, а другая часть — в потоке приточного воздуха. Теплый поступающий воздух предварительно охлаждается испарительной (предохладительной) секцией тепловых трубок. Затем воздух дополнительно охлаждается (переохлаждается) охлаждающим змеевиком для большего извлечения влаги. Затем воздух пассивно нагревается секцией конденсатора (повторного нагрева) тепловых трубок для снижения относительной влажности. Воздух, выходящий из системы тепловых трубок, теперь имеет гораздо более низкое содержание влаги и более низкую относительную влажность.

Не потребляя энергии, за исключением небольшого увеличения статического давления, эффект предварительного охлаждения тепловой трубки позволяет охлаждающему змеевику работать при более низкой температуре, значительно увеличивая возможности системы по удалению влаги. При более низкой влажности воздух в помещении становится более комфортным при более высоких настройках термостата, что приводит к чистой экономии энергии.

Тепловые трубы также используются для рекуперации энергии в качестве теплообменника между потоками приточного и вытяжного воздуха. Благодаря отсутствию движущихся частей и механизма наклона модули рекуперации энергии HPT имеют явное преимущество перед конкурентами и другими технологиями.

Рынки технологий тепловых трубок

Достижения HPT в области тепловых трубок открыли множество крупных рынков с широким спектром применения. Коммерческие и промышленные приложения включают, помимо прочего, медицинские и медицинские учреждения, центры обработки данных, школы, супермаркеты, рестораны, библиотеки и архивы, склады, гостиницы, общественные и коммерческие здания, а также высокотехнологичные объекты.