Учебное пособие 2073

9. Определяем действительное значение скорости, м/с, воды в трубках:

где DB, dн – соответственно внутренний диаметр корпуса подогревателя и наружный диаметр трубок, м;

n – число трубок.

11. Коэффициент теплоотдачи от сетевой воды к наружной поверхности трубок определяется по формуле, кДж/(м2·ч∙К):

12. Коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубок к водопроводной воде, кДж/(м2·ч∙К):

W 0,8

α2I =c(1400 +18tIcp − 0,035 tIcp2 )dт0,D2 , (4.14)

в

где dв – внутренний диаметр трубок.

13. Коэффициент теплопередачи от сетевой к водопроводной воде:

21

где β = 0,8-0,85 – коэффициент, учитывающий загрязнение трубок; δтр = 0,001 м – толщина стенки трубок;

λтр = 377,0 кДж/(м2·ч∙К) – коэффициент теплопроводности латунных трубок. Значения α находятся в пределах от 7000 до 30000 кДж/(м2·ч∙К), а К – в

пределах от 4000 до 8000 кДж/(м2·ч∙К).

14. Необходимая поверхность, м2, нагрева подогревателя I ступени:

15. Количество секций подогревателя:

Расчет подогревателя второй ступени

Принимаем тот же тип подогревателя. Тепловая производительность сту-

пени:

Расчет выполняется аналогично расчету I ступени.

4.2.2. Гидравлический расчет

Потери напора, кПа, нагреваемой воды в скоростных секционных водонагревателях следует определять по формуле:

где n – безразмерный коэффициент, учитывающий увеличение потерь давления в водонагревателе за счет зарастания в процессе эксплуатации системы горячего водоснабжения, n = 4;

m – коэффициент гидравлического сопротивления одной секции скоростного водонагревателя, m = 0,75 при длине секции 4м, и m = 0,04 при длине секции 2 м;

Wтр – скорость движения воды в трубках водонагревателя без учета их зарастания, м/с;

Z – число секций водонагревателя.

Общие потери давления по водопроводной воде допускается принимать

39,2…58,8кПа. При больших значениях величин следует взять другой тип водонагревателя.

22

4.3. Подбор насосного оборудования

На основании гидравлического расчета трубопроводов и водонагревателей определяется требуемое давление Pтр, кПа, в сети холодного водопровода, обеспечивающее подачу расчетного расхода воды на необходимую высоту и нормальное давление и водоразборных приборов, по формуле:

где ∆Ρпу – потери давления в водонагревательной установке, определяют

по формуле (4.19), кПа; ∆Ρвод –потери давления в водомере , кПа;

∆Ρпод – потери давления в подающих трубопроводах сети горячего водоснабжения (поданным гидравлического расчета табл. 3.1), кПаг ;=∆Ρ9,8 Ηг

(Ηг– геометрическая высота подъема воды, принимается равной высоте

здания, м), кПа; ∆Ρсв – свободное давление за водоразборным краном, принимается 19,6-

35,0 кПа по [4].

Потери давления в водомере находят по формуле, кПа:

где S – сопротивление водомера, кПа·с2/л2, принимается по прил. 11;

G– расчетный расход, л/с, определяется по формуле (2.1).

Втепловом пункте устанавливается один общий водомер для учета расхода холодной и горячей воды, поэтому при определении расхода по формуле

(2.1) необходимо принимать g = gобщ = 0,3л/ с (общий расход холодной и горя-

чей воды для диктующего прибора).

Тип водомера сначала подбирают по максимальному водопотреблению в сутки, который для жилого здания определяется по формуле, м3/сутки:

где gсутобщ – общая норма водопотребления на одного человека в сутки, принимается по [4], табл. 2:

gсутобщ =300л/(сут чел),

V – число жителей.

23

При этом должно выполняться условие Gсутmax ≤Gx , где Gx – наибольшая

эксплуатационная нагрузка по расходу воды за сутки, м3/сут. (прил. 11). Водомер проверяется также на наибольший и наименьший допускаемый

расход.

Потери давления при пропуске расчетного расхода допускается принимать не более: в крыльчатых водомерах 24,5 кПа, в турбинных – 9,8 кПа.

В зависимости от соотношения величин Pтр ≥ PB , где Рв - гарантирован-

ное давление в водопроводной сети, выбирают назначения и параметры работы насосной установки.

При Pтр ≤ PB система будет работать под давлением водопроводной сети,

при этом на циркуляционной линии устанавливается только насос, необходимый для создания циркуляции.

Необходимый перепад давления, кПа, циркуляционного насоса определяется по формуле:

где ∆Рпц, ∆Рцц – потери давления по подающим и циркуляционным тру-

бопроводам дальнего кольца системы при отсутствии водоразбора (табл. 3.3), кПа;

G – расчетный расход горячей воды по формуле (2.1);

Gц – циркуляционный расход по формуле (3.5), л/с;

х – доля максимального водоразбора, принимается для зданий длиной до 60 м – 0,15, для зданий длиной 100-150 м – 0,2 … 0,3; подачу циркуляционных насосов принимают:

Gцн = xG +Gц .

При недостаточном давлении в водопроводе Pтр > PB предусматривается

установка повысительно-циркуляционных насосов, которые одновременно повышают давление и обеспечивают циркуляцию в системе горячего водоснабжения. Повысительно-циркуляционный насос устанавливается между ступенями подогревателя после врезки циркуляционной трубы.

Расчетные параметры повысительно-циркуляционных насосов определяются в соответствии с [1], п. 5.13, а именно: подача насоса по суммарному секундному расходу воды Gпун =G +Gц ; развиваемое давление – как сумма по-

терь давления в подающей и циркуляционной частях системы, т.е.

∆Ρпцн = ∆Ρпц +∆Ρпод +∆Ρцц .

24

Насосов должно быть не менее двух, один из которых резервный. Подбор насосов производится по прил. 12.

В качестве циркуляционных рекомендуется использовать насосы типа ЦНИИПС и ЦВЦ, а повысительно-циркуляционных – типа ЦНШ или К.

4.4. Выбор регулятора температуры воды, поступающей в систему горячего водоснабжения

Регулятор температуры устанавливается в тепловом пункте на трубопроводе сетевой воды перед подогревателем II ступени.

В качестве датчиков температуры могут применяться: термобаллон с легкокипящей жидкостью (глицерин, толуол и др.), биметаллическое термореле (ТРБ), дилатометрический чувствительный элемент (ТРД). Указанные датчики устанавливаются в трубопроводе горячей воды.

Датчики ТРБ и ТРД комплектуются с регулирующими органами типа РР или УРРД. С термобаллонами выпускаются регуляторы температур типов РТ и РПДП со своими регулирующими органами.

Подбор регулятора производится по условной пропускной способности клапана, численно равной расходу воды, т/ч, при полностью открытом клапане и условной потере давления в нем 0,1 МПа:

здесь Gmax =GгвII – максимально возможный расход сетевой воды через

клапан согласно формуле (4.3), т/ч; Рк – действительная потеря давления в клапане, кПа, определяется как

разность между располагаемым перепадом давления; Рр – на вводе в теплопункт (до клапана) и потерей давления после кла-

пана находим из выражения:

где ∆Рр, ∆Рзд, ∆Рпу – потери давления соответственно в задвижках, гря-

зевике и водонагревателе по сетевой воде.

Потери давления в задвижках и вентилях определяются по формуле:

25

При этом коэффициенты местного сопротивления следует принимать: для задвижки ξ = 0,5; вентиль с вертикальным шпинделем – ξ = 6.

Потеря давления в межтрубном пространстве водонагревателя определяется по формуле (4.2), в которой множитель в скобках заменяется суммарным коэффициентом местных сопротивлений:

∑ξ =13,5 fмт / fп ,

где fмт и fп – площади живого сечения межтрубного пространства и патрубка сетевой воды (прил. 8). Определив условную пропускную способность по прил. 7, подбирают необходимый тип регулятора. Установку регулятора температуры производят на подающей линии сетевой воды, поступающей во II ступень подогревателя системы горячего водоснабжения.

Очень часто расчет и выбор водонагревателей для системы горячего водоснабжения сопряжен с некоторыми трудностями, т.к. каждый вариант компоновки необходимо подвергать расчету с целью проверки основных эксплуатационных характеристик.

Поэтому для теплового и гидравлического расчета скоростных подогревателей для систем горячего водоснабжения были разработаны компьютерные программы «SAN-3» и «SAN-5», приведенные в прил. 14 и 15.

5. РАСЧЕТ И ВЫБОР БАКА-АККУМУЛЯТОРА

Переменная тепловая нагрузка системы горячего водоснабжения жилого дома усложняет эксплуатацию и вызывает удорожание оборудования, которое должно быть рассчитано на покрытие максимума тепловой нагрузки. Для снижения начальных затрат на сооружение систем горячего водоснабжения применяются специальные аккумуляторы тепла, устанавливаемые у абонентов или в отдельных узлах системы теплоснабжения.

Требуемую емкость бака-аккумулятора для выравнивания заданного графика тепловой нагрузки удобно определять графическим методом. Для этого необходимо построить график суточного теплопотребления системой горячего водоснабжения (рис. 5.1).

Рис. 5.1. График расхода теплоты по часам суток

26

По оси ординат откладывается величина теплопотребления в %, а по оси

На основе суточного графика расхода тепла по частям (рис. 5.1), строится интегральный (суммарный) график поданного и израсходованного количества теплоты (рис. 5.2). Каждая ордината интегрального графика равна суммарному расходу тепла от начала суток до момента, соответствующего указанной ординате. Интегральным графиком подачи, при суточном выравнивании расхода тепла, является прямая (1), соединяющая начало координат с конечной ординатой суточного интегрального графика расхода тепла.

Интегральная линия расхода тепла (2) строится на основании значений, указанных в таблице. Тепловая мощность аккумулятора Qa, требуемая для указанного выравнивания тепловой нагрузки, равна максимальной разности ординат интегральных линий подачи (1) и расхода тепла (2) (рис. 5.2).

Объем бака-аккумулятора определяется из выражения:

Vак =Qак 106 /(сg(tГ −tХ ) ,

где Qaк – тепловая мощность аккумулятора, ГДж:

с=4,19 кДж/(кг град) – теплоемкость воды; g=985,65 кг/м³ – плотность воды при t=55°С;

tГ =55°С – температура горячей воды в баке-аккумуляторе; tХ =5°С – температура холодной воды.

27

Для установки баков-аккумуляторов в систему горячего водоснабжения принимают 2 штуки (по 50 % производительности каждый). Для верхней разводки используют прямоугольные баки, для нижней – цилиндрические, т.к. они работают под избыточным давлением. Габаритные размеры баков-аккумулято- ров приведены в [4, 5].

Баки-аккумуляторы устанавливают на специальных поддонах. Они должны иметь:

–переливную трубу на высоте наивысшего допустимого уровня;

–спускную трубу с задвижкой, присоединенной к днищу бака и к переливной трубе;

–водомерное стекло для контроля уровня воды в баке.

Цилиндрические баки при нижней разводке должны иметь предохранительные клапаны для сброса давления выше допустимого.

Рис. 5.2. Интегральный график теплопотребления:

1 – интенральная линия подачи теплоты; 2 – интегральная линия потребления теплоты; Q ак – тепловая нагрузка бака-аккумулятора

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.СП 30.13330.2016 Внутренний водопровод и канализация зданий. Актуализированная редакция СНиП 2.04.01-85*. – М.: 2017. – 94 с.

2.СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП

41-02-2003. – М.: 2013. – 128 с.

3.Копко, В.М. Теплоснабжение: курсовое проектирование / В. М. Копко.

–М.: Высшая школа, 1985. – 139 с.

4.Припусков, А. А. Горячее водоснабжение: учеб. пособие / А. А. Припусков. – Красноярск: Высшая школа, 1971. – 130 с.

5.Рекомендации по гидравлическому расчету трубопроводов систем холодного, горячего водоснабжения и канализации зданий. – М.: Стройздат, 1979.

–46 с.

28

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Нормы расхода горячей воды водоразборными приборами жилых домов, диаметр подводок трубопроводов к приборам и коэффициенты использования

[1]

Примечание.Характерным расходом воды следует считать наибольшийее расход данным водоразборным прибором.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Нормы расхода горячей воды одним потребителем жилого дома

29

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Таблица для гидравлического расчета стальных водогазопроводных труб системы горячего водоснабжения по [5]

30