Методика расчета водоподогревателей горячего водоснабжения

1. Для выбора необходимого типоразмера водоподогревателя предварительно задаемся оптимальной скоростью нагреваемой воды в трубках, равной =1 м/с, и исходя из двухпоточной компоновки каждой ступени определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя , кв.м, по формуле . (1)

В соответствии с полученной величиной и по табл.1 выбираем необходимый типоразмер водоподогревателя.

2. Для выбранного типоразмера водоподогревателя определяем фактические скорости воды в трубках и межтрубном пространстве каждого водоподогревателя при двухпоточной компоновке по формулам:

; (2)

. (3)

3. Коэффициент теплоотдачи , Вт/(кв.м·°С), от греющей воды к стенке трубки определяется по формуле

, (4)

где . (5)

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м, определяется по формуле . (6)

Для выбранного типоразмера водоподогревателя принимается по табл.1.

4. Коэффициент теплопередачи , Вт/(кв.м·°С), от стенки трубки к нагреваемой воде определяется по формуле

, (7)

где . (8)

5. Коэффициент теплопередачи водоподогревателя , Вт/(кв.м·°С), следует определять по формуле

, (9)

где - коэффициент эффективности теплообмена: для гладкотрубных водоподогревателей с опорами в виде полок =0,95, для гладкотрубных с блоком опорных перегородок =1,2, для профилированных и с блоком опорных перегородок =1,65;

- коэффициент, учитывающий загрязнение поверхности труб в зависимости от химических свойств воды, принимается =0,8-0,95.

6. При заданной величине расчетной производительности водоподогревателя по полученным значениям коэффициента теплопередачи и среднелогарифмической разности температур определяется необходимая поверхность нагрева водоподогревателя по формуле (1) прил.5.

7. Число секций водоподогревателя в одном потоке , шт., исходя из двухпоточной компоновки определяется по формуле . (10)

Если величина , полученная по формуле (10), имеет дробную часть, составляющую более 0,2, число секций следует округлять в большую сторону.

8. Потери давления , кПа, в водоподогревателях следует определять по формулам:

для нагреваемой воды, проходящей в гладких трубках:

а) при длине секции 4 м ; (11)

б) при длине секции 2 м , (12)

где - коэффициент, учитывающий накипеобразование; принимается по опытным данным, при их отсутствии - следует принимать =2+3;

для нагреваемой воды, проходящей в профилированных трубках, в формулах (11) и (12) вводится повышающий коэффициент 3;

для греющей воды, проходящей в межтрубном пространстве: . (13)

Коэффициент приведен в табл.3.

Таблица 3

Наружный диаметр корпуса секции , мм	Значение коэффициента при длине секции, м

Пример расчета для двухступенчатой схемы присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения с ограничением максимального расхода воды из тепловой сети на ввод и регулированием подачи теплоты на отопление

Выбрать и рассчитать водоподогревательную установку для системы горячего водоснабжения центрального теплового пункта на 1516 условных квартир (заселенность - 3,5 чел. на квартиру), оборудованную водоподогревателями, состоящими из секций кожухотрубного типа с трубной системой из прямых гладких трубок и блоками опорных перегородок по ГОСТ 27590.

Водоподогреватели присоединены к тепловой сети по двухступенчатой смешанной схеме с ограничением максимального расхода воды из тепловой сети на ввод. Система отопления присоединена к тепловым сетям по зависимой схеме с автоматическим регулированием подачи теплоты. Баки-аккумуляторы нагреваемой воды как в ЦТП, так и у потребителей отсутствуют.

Исходные данные:

1. Регулирование отпуска теплоты в системе централизованного теплоснабжения принято центральное, качественное по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

2. Температура теплоносителя (греющей воды) в тепловой сети в соответствии с принятым для данной системы теплоснабжения графиком изменения температуры воды в зависимости от температуры наружного воздуха принята:

при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления =-26 °С:

в подающем трубопроводе =150 °С;

в обратном трубопроводе =70 °С;

в точке излома графика температуры °С:

в подающем трубопроводе °С;

в обратном трубопроводе °С.

3. Температура холодной водопроводной (нагреваемой) воды в отопительный период, поступающей в водоподогреватель I ступени, =2 °С (по данным эксплуатации).

4. Температура воды, поступающей в систему горячего водоснабжения на выходе из II ступени водоподогревателя, =60 °С.

5. Максимальный тепловой поток на отопление потребителей, присоединенных к ЦТП, Вт.

6. Расчетная тепловая производительность водоподогревателей Вт.

7. Максимальный расчетный секундный расход воды на горячее водоснабжение =21,6 л/с.

Порядок расчета:

1. Максимальный расход сетевой воды на отопление кг/ч.

2. Максимальный расход греющей воды на горячее водоснабжение

кг/ч.

3. Для ограничения максимального расхода сетевой воды на ЦТП в качестве расчетного принимается больший из двух расходов, полученных по пп.1, 2 кг/ч.

4. Максимальный расход нагреваемой воды через I и II ступени водоподогревателя

кг/ч.

5. Температура нагреваемой воды за водоподогревателем I ступени

°С.

6. Расчетная производительность водоподогревателя I ступени

Вт.

7. Расчетная производительность водоподогревателя II ступени

Вт.

8. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя II ступени и на входе в водоподогреватель I ступени °С.

9. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя I ступени

°С.

10. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для I ступени водоподогревателя

°С.

11. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для II ступени водоподогревателя

12. В соответствии с п.1 настоящего приложения определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя при скорости воды в трубках =1 м/с и двухпоточной схеме включения

кв.м.

По табл. 1 настоящего приложения и полученной величине подбираем тип водоподогревателя со следующими характеристиками: = 0,0093 кв. м; = 219 мм; = 0,02139 кв.м; =0,0224 м; =11,51 кв.м (при длине секции 4 м); мм.

13. Скорость воды в трубках при двухпоточной компоновке

м/с.

14. Скорость воды в межтрубном пространстве при двухпоточной компоновке

м/с.

15. Расчет водоподогревателя I ступени:

а) средняя температура греющей воды

°С;

б) средняя температура нагреваемой воды

°С;

в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки

г) коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде

д) коэффициент теплопередачи при =0,9

Вт/(кв.м ·°С).

Коэффициент принят равным 1,2 для гладких трубок;

е) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя I ступени кв.м;

ж) число секций водоподогревателя I ступени при длине секции 4 м секции.

Принимаем 5 секций в одном потоке; действительная поверхность нагрева будет =11,51x2·5=115 кв.м.

16. Расчет водоподогревателя II ступени:

а) средняя температура греющей воды °С;

б) средняя температура нагреваемой воды °С;

в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки

г) коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде

д) коэффициент теплопередачи при =0,9

Вт/(кв.м · °С);

е) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя II ступени кв.м;

ж) число секций водоподогревателя II ступени секции.

Принимаем 2 секции в одном потоке, действительная поверхность нагрева будет =11,51x2·2=46 кв.м.

В результате расчета получилось по 2 секции в каждом водоподогревателе II ступени и 5 - в каждом водоподогревателе I ступени суммарной поверхностью нагрева 161 кв.м.

17. Потери давления в водоподогревателях (7 последовательных секций в каждом потоке):

для воды, проходящей в трубках (с учетом =2)

кПа;

для воды, проходящей в межтрубном пространстве кПа.

Коэффициент принимается по табл. 3 настоящего приложения.

При применении водоподогревателя с профилированными трубками необходимое число секций в I ступени составит 3 секции, а во II - 2 секции в одном потоке. Потери давления по нагреваемой воде с коэффициентом =2 составляют 300 кПа. В 1994 г. на московском заводе "Сатэкс" освоен выпуск кожухотрубных многоходовых водоподогревателей с I и II ступенями нагрева в одном корпусе (рис.5), технические характеристики которых приведены в табл.4 настоящего приложения. Тепловая производительность определена для условий, близких к реальным в системе теплоснабжения:

для водоподогревателей горячего водоснабжения: температурный перепад по греющей воде 70-30 °С, по нагреваемой - 5-60 °С, максимальные потери давления по нагреваемой воде, направляемой по трубкам, - 27-36 кПа (ИТП-ЦТП);

для водоподогревателей отопления: температурный перепад по греющей воде - 150-76 °С, по нагреваемой, направляемой по межтрубному пространству, при применении в ИТП - 105-70 °С и максимальной потере давления - 30 кПа; при применении в ЦТП - 120-70 °С и максимальной потере давления - 60 кПа (потери давления приняты везде для нового, чистого теплообменника).

Рис.5. Общий вид горизонтального многоходового кожухотрубного водоподогревателя

а - общий вид; б - разрез по секциям: 1 - вход холодной воды - I ступень; 2 - выход теплоносителя - I ступень;

3 - выход горячей воды - I ступень; 4 - выход горячей воды - II ступень; 5 - вход теплоносителя - I ступень;

6 - вход теплоносителя - II ступень; 7 - выход теплоносителя - II ступень; 8 - вход холодной воды - II ступень;

в, г - конструктивные размеры: 1 - секции; 2 - соединительная камера межтрубного пространства;

3 - то же, трубного; 4 - трубная доска; 5 - шарнир;

Таблица 4

Date: 2015-11-13; view: 1187; Нарушение авторских прав