Материал: my_GVS2001

(3.7)

⁰С.

12. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя І ступени, ⁰С

. (3.8)

⁰С.

13. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для І ступени водоподогревателя, ⁰С

(3.9)

в данном примере ;

14. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для II ступени водоподогревателя, (формула 3.9)

В данном примере ;

⁰С.

15. Согласно рекомендациям [2] определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя, м² , при скорости воды в трубках W_тр= 1м/с,

. (3.10)

м^{2 .}

По табл. 10.1 приложения 10 и полученной величине f^усл_тр подбираем тип водоподогревателя со следующими характеристиками:

f_тр= 0,0057 м²;

D_H=168 мм;

f_мтр= 0,0122 м²;

d_экв= 0,019 м;

f_сек= 6,98 м² (при длине секции 4 м);

16. Скорость воды в трубках при двухпоточной компоновке, м/с

. (3.11)

м/с.

17. Скорость воды в межтрубном пространстве при двухпоточной компоновке, м/с

. (3.11)

м/с.

18. Расчет водоподогревателя І ступени:

а) средняя температура греющей воды, ⁰С

. (3.12)

⁰С.

б) средняя температура нагреваемой воды,

. (3.13)

⁰С.

в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки,

. (3.14)

.

г) коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде,

. (3.15)

.

д) коэффициент теплопередачи при  = 0,9 ,

. (3.16)

.

Коэффициент  принят равным 1,2 для гладких трубок.

е) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя І ступени, м²

. (3.17)

м^{2 .}

ж) число секций водоподогревателя І ступени при длине секции 4 м

шт.

Принимаем 3 секции, действительная поверхность нагрева составит

.

19. Расчет водоподогревателя II ступени:

а) средняя температура греющей воды (формула (3.12) учебного пособия)

⁰С;

б) средняя температура нагреваемой воды (формула (3.13) учебного пособия)

⁰С;

в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки (формула (3.14) учебного пособия)

;

г) коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде (формула (3.15) учебного пособия)

;

д) коэффициент теплопередачи при  = 0,9 и = 1,21 (формула (3.16) учебного пособия)

;

е) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя II ступени (формула (3.17) учебного пособия)

м²

ж) число секций водоподогревателя II ступени

шт

Принимаем 2 секции, действительная поверхность нагрева будет

По результатам расчета принято для одного потока 2 секции в водоподогревателе II ступени и 3 секции в водоподогревателе І ступени с суммарной поверхностью нагрева 34,9 м².

21. Потери давления в водоподогревателях (5 последовательно соединенных секций):

для воды, проходящей в трубках, при  = 2 (формула (2.19) учебного пособия)

,

где g_h = 7,23 л/с - максимальный расчетный секундный расход воды на горячее водоснабжение (для одного потока);

для воды, проходящей в межтрубном пространстве, кПа, по формуле (3.18)

. (3.18)

кПа.

Коэффициент В принимается по приложению 10 учебного пособия.

3.6.2 Пример расчета пластинчатого водоподогревателя

Выбрать и рассчитать водоподогревательную установку пластинчатого теплообменника собранного из пластин 0,5Пр для системы горячего водоснабжения с использованием тех же исходных данных, что и в примере с расчетом кожухотрубного секционного водоподогревателя.

1. При расчете пластинчатого водоподогревателя оптимальная скорость принимается исходя из получения таких же потерь давления в установке по нагреваемой воде, как при применении кожухотрубного водоподогревателя - 100 -150 кПа, что соответствует скорости воды в каналах W_ОПТ = 0,4 м/с.

2. Выбираем тип пластины 0.5Пр, по оптимальной скорости находим требуемое количество каналов по нагреваемой воде m_H,

, (3.19)

где f_K — живое сечение одного межпластинчатого канала

(f_K= 0,00285 м²).

По оптимальной скорости нагреваемой воды (W_н= 0,4 м/с) определяем требуемое число каналов

Округляем расчетное количество каналов до целого числа (m_H принимаем равным 6).

3. Компоновку водоподогревателя принимаем симметричной, т. е.

m_ГР= m_H. Общее живое сечение каналов в пакете по ходу греющей и нагреваемой воды, м²

(3.20)

м²

4. Находим фактические скорости греющей, и нагреваемой, воды, м/с

. (3.21)

.

(3.22)

5 Расчет водоподогревателя І ступени

а) Коэффициент теплоотдачи 1 ,Вт/(м²°С), от греющей воды к стенке пластины

, (3.23)

где А — коэффициент, зависящий от типа пластин принимается по приложению 9 учебного пособия (А = 0,492);

t_cp^гр = 43,5 (из примера 3.6.1)

.

б) Коэффициент тепловосприятия , Вт/(м²  °С), от стенки пластины к нагреваемой воде

, (3.24)

где t_ср^н = 20 (из примера 3.6.1)

Вт/(м²°С).

в) Коэффициент теплопередачи К1, Вт/(м²°С)

, (3.25)

где  - коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине, в зависимости от качества воды принимается равным 0,7 - 0,85.

Коэффициент теплопередачи, при  = 0,8, равен

Вт/(м²°С)

г) При заданной величине расчетной производительности

= 0,82 10⁶ Вт и по полученным значениям коэффициента теплопередачи К и температурного напора t_СР= 23,4 (из примера 3.6.1) определяется необходимая поверхность нагрева первой ступени F

. (3.26)

Требуемая поверхность нагрева водоподогревателя І ступени равна

м²

д) Количество ходов в теплообменнике Х_I определяется по формуле

(3.27)

где f_ПЛ — поверхность нагрева одной пластины, м².

Количество ходов составит

шт.

Число ходов округляется до целой величины. Принимаем три хода.

е) Действительная поверхность нагрева всего водоподогревателя первой ступени , м, определяется по формуле

(3.28)

м²

ж) Потери давления Р, кПа, в водоподогревателях следует определять по формулам:

для нагреваемой воды

, (3.29)

для греющей воды

, (3.30)

где  - коэффициент, учитывающий накипеобразование, который для греющей сетевой воды равен единице, а для нагреваемой воды должен приниматься по опытным данным, при отсутствии таких данных можно принимать  = 1,5 - 2,0;

Б - коэффициент, зависящий от типа пластины, принимается по приложению 9 табл. 9.1 учебного пособия (Б = 3);

W_H.C - скорость при прохождении максимального секундного расхода нагреваемой воды ( ) определяется по формуле (3.22) учебного пособия

Потери давления в первой ступени по нагреваемой воде при значениях  = 1,5 и Б = 3 составят

Потери давления І ступени водоподогревателя по греющей воде при  = 1 и Б = 3 составят

6. Расчет водоподогревателя II ступени

В соответствии с методикой расчета двухступенчатой смешанной схемы включения водоподогревателей с ограничением расхода, согласно указаниям [2] во второй ступени водоподогревателя суммарные сечения каналов, значения скоростей греющей и нагреваемой воды будут аналогичны соответствующим значениям этих параметров из расчета водоподогревателя первой ступени.

а) коэффициент теплоотдачи 1 от греющей воды к стенке пластины (t_ср^гр = 68,5 из примера 3.6.1) определяется по формуле (3.23) учебного пособия

=

Вт/(м²°С);

б) коэффициент тепловосприятия от пластины к нагреваемой воде

2 (при t_ср^н=47.5 из примера 3.6.1) определяется по формуле (3.24) учебного пособия

=

Вт/(м²°С);

в) коэффициент теплопередачи К, принимая  = 0.8 определяется по формуле (3.25) учебного пособия

=

Вт/(м²°С);

г) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя II ступени

( из примера 3.6.1) определяется по формуле (3.26) учебного пособия

д) количество ходов (или пакетов при разделении на одноходовые теплообменники определяется по формуле (3.27) учебного пособия

шт;

принимаем 2 хода;

е) действительная поверхность нагрева водоподогревателя II ступени определяется по формуле (3.28) учебного пособия

м²

ж) потери давления II ступени водоподогревателя по греющей воде определяется по формуле (3.30) учебного пособия

=

з) потери давления второй ступени водоподогревателя по нагреваемой воде, принимая  = 1,5, при пропуске максимального секундного расхода воды на горячее водоснабжение, определяются по формуле (3.29) учебного пособия

=

=1,5 3 (33- 0,08 47,5) 0,42^1,75 2 = 57,6

Суммарные потери давления (напора) по нагреваемой воде при пропуске максимального секундного расхода на горячее водоснабжение составили

= (15,06 м)

В результате расчета в качестве водоподогревателя горячего водоснабжения принимаем два теплообменника (І и II ступени) с пластинами типа 0,5Пр, толщиной 0,8 мм, из стали 12Х18Н1ОТ (исполнение 01), на двухопорной раме (исполнение 2К), с уплотнительными прокладками из резины марки 359 (условное обозначение — 10). Поверхность нагрева І ступени —11.5 м², II ступени — 11.5 м². Схема компоновки І ступени:

схема компоновки II ступени.

Условное обозначение теплообменников указываемое в бланке заказов будет

І ступени: О,5Пр-0,8-71,4-2К-01-10

II ступени 0,5Пр-0,8-47,4-2К-01-10

3.7 Подбор насосов

Для определения назначения насосов по формуле (2.13) учебного пособия предварительно определяем требуемый напор Н_треб городского водопровода на вводе в ЦТП в режиме максимального водоразбора при пропуске расчетного секундного расхода

= 25 + 26,3 + 0,47 + 15,06 + 3 = 69,85 м

В данном примере Н_геом принят 25 м, остальные слагаемые определены по результатам расчета и в соответствии с рекомендациями [1]. Требуемый напор Н_треб превышает величину гарантированного напора водопровода Н_g

69,85 – 50 = 19,85 м

В соответствии с этим условием следует устанавливать циркуляционно-повысительный насос.

Подача циркуляционно-повысительного насоса в режиме максимального водоразбора для одного потока должна быть не менее половины расчетного секундного расхода воды в системе:

14,46 = 7,23 л/с (26 м³/ч)

Напор насоса должен компенсировать недостачу напора Н_треб–Н_g= =19,85 м. В режиме циркуляции подача циркуляционно-повысительного насоса для одного потока должна быть не менее величины, равной сумме циркуляционного расхода и частичного водоразбора, определяемой для одного потока:

= 2,45 + 0,5 7,23 = 6,1 л/с (21,8 м³/ч)

Напор циркуляционно-повысительного насоса в режиме циркуляции определяем по формуле (2.15) учебного пособия

где - потери напора в подающем трубопроводе при пропуске суммы циркуляционного расхода и частичного водоразбора ( = 0,745 м, см. табл. 3.3 учебн. пособия);

- потери напора в циркуляционном трубопроводе при пропуске циркуляционного расхода ( = 10,3 м, см. табл. 3.3 учебн. пособия);

- потери напора во второй ступени водоподогревателя при пропуске суммы циркуляционного расхода и частичного водоразбора для одного потока.

Для их расчета определим скорость нагреваемой воды:

Потери давления (напора) во второй степени водоподогревателя при данной скорости составят

(4,4 м)

Напор циркуляционно-повысительного насоса составит

Циркуляционно - повысительный насос должен обеспечить требуемый напор и подачу как в режиме водоразбора, так и в режиме циркуляции. Поэтому напор насоса должен быть не менее 19.85 м, а подача не менее 26 м³/ч. По табл. 6 приложения учебного пособия подбираем насос 2К-6а, имеющий напор 20 м, подачу 30 м³/ч, мощность двигателя 2.8 кВт, диаметр рабочего колеса 148 мм, число оборотов рабочего колеса 2900 об/мин. Аналогичный рабочий насос устанавливается и для второго потока. Необходимо также предусмотреть установку дополнительного резервного насоса на случай выхода из строя одного из рабочих насосов. Принятый насос обеспечивает необходимые параметры как для режима циркуляции так и для режима максимального водоразбора. В этом случае установки дополнительного повысительного насоса не требуется.

3.8 Расчет ёмкости бака-аккумулятора

Выполнить расчет ёмкости бака аккумулятора для системы горячего водоснабжения жилого микрорайона с использованием интегральных графиков подачи и потребления теплоты.

Исходные данные:

• Среднечасовой расход горячей воды, равномерно подаваемый в систему от водоподогревателей = 23,4 м³/ч;

• Температура горячей воды на выходе из водоподогревателя

• = 60 ⁰С;

• Температура холодной воды = 5 ⁰С;

• Тепловые потери системы = 206 кВт;

• Неравномерность потребления горячей воды в % от среднечасового расхода теплоты приведена в таблице 2.4 учебного пособия.

Порядок расчета:

Определяется по формуле (2.7) учебного пособия среднечасовой за

сутки наибольшего водопотребления расход теплоты на горячее водоснабжение, принимаемый в данном примере равным часовой теплопроизводительности водоподогревателей

=

кВт

Определяются расходы теплоты на горячее водоснабжение по часам суток с учетом неравномерности потребления принимаемой по таблице 2.4 учебного пособия. Расчет сведен в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 – Расчет потребления теплоты на горячее водоснабжение по часам суток

Используя данные таблицы 3.4 строим интегральные графики подачи (в зависимости от величины ) и потребления (в зависимости от величины ) теплоты на горячее водоснабжение (см. рис 3.2)

A_max

Рисунок 3.2 – Интегральные графики а) подачи и б) потребления теплоты

Расчетная ёмкость баков-аккумуляторов, м³, для системы горячего водоснабжения определяется по формуле (2.26) учебного пособия

где А_max - максимальная разность ординат интегральных графиков подачи и потребления теплоты, в данном примере А_max= 8754 кВт

м³

Согласно рекомендациям [1] принимаем к установке 2 бака по 50 % расчетной ёмкости (по 68,2 м³ ) каждый.