Расчет и выбор оборудования теплового пункта

^{из теплосети}

_{в теплосеть}

_{из водопровода}, t_{х на ГВС}, t_г

 

 

РТ

t₁

_{из теплосети} РР _{на отопление}

 

 

_{в теплосеть}

 

К

t_г

t′_г

Рисунок 6.1.4.

Составляем уравнение теплового баланса для подогревателя 1-й ступени

(6.1.6.)

В этом уравнении

t₂ – температура воды в обратной линии теплосети в точке излома по отопительно-бытовому графику;

t′₂ – температура греющей воды после подогревателя;

t′_г – температура воды после 1-й ступени подогревателя. Принимается из расчета подогревателя 2-й ступени. Определяется расход греющей воды из тепловой сети В^г(1)_гвс;

Составляем уравнение теплового баланса для подогревателя 1-й ступени

(6.1.7.)

В этом уравнении В^г(1)_гвс = В^г(2)_гвс + В^р_о; t′₂ – температура греющей воды на выходе из подогревателя 1-й ступени, определяется из решения уравнения теплового баланса подогревателя.

Определив расходы теплоносителей и температуры греющего и нагреваемого теплоносителя можно приступать непосредственно к расчету и выбору подогревателей. Расчет производится в следующей последовательности:

6.1.1. Определяется тепловая мощность подогревателя по формуле:

Ф= В_н С(t_2н - t_1н), кВт (6.1.8.)

В_н - расход нагреваемого теплоносителя, кг/с;

t_1н и t_2н - температуры нагреваемого теплоносителя соответственно на

входе и выходе из подогревателя, 0С;

C - теплоемкость воды, 4,19 кДж/кг К;

6.1.2. Определяются средние температуры греющей и нагреваемой воды по формуле:

tср = 0,5 (t_вх. + t_вых.), ⁰С (6.1.7.)

6.1.3. Определяются плотности теплоносителей r_г и r_н по средней температуре теплоносителей по таблицам водяных паров, кг/м³.

6.1.4. Определяются живые сечения для греющего и нагреваемого теплоносителей:

f = B / ω r, м² (6.1.8.)

ω - скорость движения теплоносителей. Принимается предварительно 0,5 – 2,5 м/с.

6.1.5. По определенным живым сечениям производится выбор подогревателя по Приложению. Для расчета необходимы следующие характеристики подогревателя:

- поверхность нагрева, м²;

- диаметры корпуса d_вн. и d_{нар .}, м;

- живое сечение трубного пучка, м²;

- живое сечение межтрубного пространства, м²;

- диаметры трубок d_{вн .} и d_н, м;

- эквивалентный диаметр межтрубного пространства dэ, м

- длина трубок, м;

- общее число трубок, n.

Примечание: в ПЗ необходимо привести эскиз выбранного подогревателя.

6.1.6. Определяется действительная скорость греющего и нагреваемого теплоносителя по живым сечениям выбранного подогревателя по формуле:

ω = В/ f ρ, м/с (6.1.9.)

Действительная скорость движения теплоносителя должна быть не менее 0,5 и не более 2,5 м/с.

6.1.7. Определяется критерий Рейнольдса для греющего и нагреваемого теплоносителя по формуле:

Re = ω d/n (6.1.10.)

n - кинематическая вязкость, м²/с. Определяется по физическим свойствам воды для средней температуры теплоносителя, см. Приложение

При расчете Re для теплоносителя, направляемого в межтрубное пространство d = d_э.

6.1.8. Определяется коэффициенты теплоотдачи a₁ и a₂ для греющего и нагреваемого теплоносителя по формуле:

, Вт/м² К (6.1.11.)

Коэффициент В₂ определяется по Таблица 6.1.2. по средней температуре теплоносителя.

Поправочный коэффициент j определяется по Таблице 6.1.3 в зависимости от числа Рейнольдса.

Таблица 6.1.2.

Таблица 6.1.3.

При Re >= 10000 j = 1.

6.1.9. Определяется средний температурный напор. Для его определения необходимо построить график изменения температур по поверхности нагрева теплоносителя, вычислить большую Dt_б и меньшую Dt_м разность температур.

Средний температурный напор определяется по формуле:

Dt_ср = (Dt_б + Dt_м.) / 2, ⁰С (6.1.13.)

при Dt_б/Dt_м =< 1.7

Dt_cр. = Dt_б - Dt_м / ln (Dt_б/ Δt_м), ⁰С при Δt_б/Δt_м >1,7 (6.1.14.)

6.1.10. Определяется коэффициент теплопередачи по формуле:

, (6.1.14.)

δ_{ст .} - толщина стенок труб, м;

λ_{ст .} - коэффициент теплопроводности материала стенок труб.

Для латуни λст. = 105 Вт/м К, для стали λст = 58 Вт/м² К;

R_загр. - термическое сопротивление загрязнения. Можно принимать

R_загр. = 0,0003 м К/Вт.

6.1.11. Определяется требуемая поверхность нагрева А по формуле:

А = Ф 10³ / К Δtср., м² (6.1.15.)

Ф – тепловая мощность подогревателя, кВт. См. пункт 6.1.1.

6.1.12. Если к установке принят секционный подогреватель, определяется число секций подогревателя по формуле:

n =А/А′, (6.1.16.)

где А ′ - поверхность нагрева одной секции, м². Число секций округляется до целого числа в сторону увеличения. Желательно, чтобы число секций было не более 6.

6.1.13. Определяется действительная поверхность нагрева подогревателя по формуле:

Ад = А n, м² (6.1.17.)

6.1.14. Определяется запас поверхности нагрева подогревателя:

100%

Необходимо иметь запас поверхности нагрева 5 – 25%. В ином случае необходимо подобрать другой подогреватель или изменить количество секций выбранного подогревателя.

Расчет водо-водяного подогревателя можно производить в электронных таблицах Excel. Для этого сначала определяются исходные данные для выбора ВВП.

По полученным живым сечениям для прохода теплоносителей выбирается подогреватель по Приложению, который имеет следующие характеристики:

- поверхность нагрева секции А = м²;

- диаметр корпуса Дн/Двн = мм;

- живое сечение трубного пучка f_тр = м²;

- межтрубного пространства f_м.тр. = м²;

- эквивалентный диаметр межтрубного пространства d_э = мм

- диаметр трубок d_н/d_вн = мм;

- материал трубок –

- длина трубок - мм;

- общее число трубок n =

Далее исходные данные заносятся в Таблицу 6.1.4 где производится расчет ВВП, основной задачей которого является определение требуемой поверхности нагрева ВВП и определение запаса поверхности нагрева. В Таблице 6.1.5. приведен расчет ВВП для ГВС при параллельном соединении подогревателя. Температурный график 130⁰С-70⁰С, температура нагреваемой воды на входе в подогреватель 5⁰С, на выходе 6⁰С.

Наименование	Способ определения	Результат
1. Внутренний диаметр трубок ВВП, dвн., м	Характеристика ВВП
2.Эквивалентный диаметр, dэ, м
Живое сечение трубок, fтр., м2
То же межтрубного пространства, f м.тр ., м2
5.Скорость нагреваемого теплоносителя, wн, м/с
6.То же греющего, wг, м/с
7.Кинематическая вязкость нагреваемого теплоносителя, nн, м2/с	по Приложению
8.То же греющего,nг, м2/с
9.Число Рейнольдса для греющего т/н, Reг.	Re = w d /nг
10. То же для нагреваемого т/н, Reн	Re = w d / n н
11. Коэффициент теплоотдачи для греющего теплоносителя, a1, Вт/м2 К
12. То же для нагреваемого теплоносителя, a2, Вт/м2К	Аналогично a1
13. Коэффициент В2г	Таблица 6.1.2. МУ
14. В2н
15. Коэффициент jг	Таблица 6.1.3. МУ
16. Коэффициент jн	Таблица 6.1.3. МУ
17. Коэффициент теплопередачи,К,Вт/м2К
18. Термическое сопротивление загрязнения, Rзагр., (м2 К)/Вт	Принимается
19. Средний температурный напор, Dtср., 0С	Dtср = Dtб + Dtм / ln Dtб/Dtм
20. Dtб ., 0С	По графику изменения температур
21. Dtм ., 0С
22. Требуемая поверхность нагрева, А, м2
23. Поверхность нагрева секции, А′, м2	Характеристика ВВП
24.Требуемое число секции, n	А / А′
25. Принимаемое число секций, n
26. Действительная поверхность нагрева, Ад, м2
27. Запас поверхности нагрева, %