3.6.1 Пример расчета кожухотрубного водоподогревателя
Для центрального теплового пункта микрорайона с 3822 жителями выполнить расчет водоподогревательной установки оборудованной водоподогревателями, состоящими из секций кожухотрубного типа с трубной системой из прямых гладких трубок и блоками опорных перегородок по ГОСТ 27590. Предусмотреть установку водоподогревателей в два потока.
Водоподогреватели присоединены к тепловой сети по двухступенчатой смешанной схеме с ограничением максимального расхода воды из тепловой сети на ввод (см. рис 8 прил. 15 учебного пособия).
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:
-
Регулирование отпуска теплоты в системе централизованного теплоснабжения принято центральное, качественное по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный график регулирования).
-
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 t0 = -20 °С:
-
в подающем трубопроводе 1 = 150 °С;
-
в обратном трубопроводе 2 = 70 °С;
в точке излома графика:
-
в подающем трубопроводе 1= 80 °С;
-
в обратном трубопроводе 2= 40 °С.
-
Температура холодной водопроводной (нагреваемой) воды в отопительный период, поступающей в водоподогреватель І ступени, = 50С. Температура воды, поступающей в систему горячего водоснабжения на выходе из II ступени водоподогревателя = 60 °С.
-
Максимальный расчетный секундный расход воды на горячее водоснабжение = 7,23 л/с (для одного потока).
Порядок расчета:
-
Определяется вероятность использования приборов по формуле (2.4) учебного пособия
.
-
Максимальный часовой расход горячей воды по формуле (2.3) учебного пособия
м3/ч,
где (определяется по приложению 4 учебного пособия в зависимости от произведения ), .
-
Расчетный максимальный тепловой поток на ГВС по формуле (2.9) учебного пособия
кВт.
-
Максимальный тепловой поток на отопление микрорайона по формуле (2.17) учебного пособия
кВт.
-
Соотношение тепловых потоков составит
.
Что соответствует выбору двухступенчатой смешанной схемы включения водоподогревателей. Расчетная схема присоединения водоподогревателей приведена на рисунке 3.1 учебного пособия.
Рисунок 3.1 - Расчетная двухступенчатая смешанная схема присоединения водоподогревателей одного потока
При расчетной производительности одного потока 50% от суммарной нагрузки, принимаем для одного потока следующие данные:
кг/ч ; ; кВт.
-
Определим максимальный расход сетевой воды на отопление, кг/ч,
. (3.2)
кг/ч.
-
Максимальный расход греющей воды на горячее водоснабжение, кг/ч,
. (3.3)
кг/ч.
-
При ограничении максимального расхода сетевой воды на ЦТП, в качестве расчетного принимается больший из двух расходов полученных по п,п. 6,7
кг/ч.
-
Температура нагреваемой воды за водоподогревателем І ступени,
. (3.4)
.
-
Расчетная производительность водоподогревателя І ступени, Вт
. (3.5)
Вт.
-
Расчетная производительность водоподогревателя II ступени, Вт
(3.6)
Вт
-
Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя II ступени ІІ2 и на входе в водоподогреватель І ступени І1, 0С
(3.7)
0С.
-
Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя І ступени, 0С
. (3.8)
0С.
-
Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для І ступени водоподогревателя, 0С
(3.9)
в данном примере ;
-
Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для II ступени водоподогревателя, (формула 3.9)
В данном примере ;
0С.
-
Согласно рекомендациям [2] определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя, м2 , при скорости воды в трубках Wтр= 1м/с,
. (3.10)
м2 .
По табл. 10.1 приложения 10 и полученной величине fуслтр подбираем тип водоподогревателя со следующими характеристиками:
fтр= 0,0057 м2;
DH=168 мм;
fмтр= 0,0122 м2;
dэкв= 0,019 м;
fсек= 6,98 м2 (при длине секции 4 м);
-
Скорость воды в трубках при двухпоточной компоновке, м/с
. (3.11)
м/с.
-
Скорость воды в межтрубном пространстве при двухпоточной компоновке, м/с
. (3.11)
м/с.
-
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)
м2 .
ж) число секций водоподогревателя І ступени при длине секции 4 м
шт.
Принимаем 3 секции, действительная поверхность нагрева составит
.
-
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 gh = 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.