Завдання на курсову роботу

Розрахувати теплообмінники та добовий бак-акумулятор системи гарячого водопостачання, зробити підбір пластинчастого теплообмінника. Температура мережної водопровідної води становить 10 °С, гарячої води – 55 °С. Температуру гріючого середовища для І ступені підігрівача взяти на 4…10 °С вищою, ніж температура води на вході в теплообмінник ІІ ступені. Добовий графік гарячого водопостачання наведений в додатку 1. Вихідні дані брати з табл. 1 за двома останніми цифрами залікової книжки: потужність та параметри води, що гріє – за останньою, параметри води, що гріє та води на виході з системи ГВП – за передостанньою.

Таблиця 1

№	Середньодобова потужність систем гарячого водопостачання, кВт	Вода, що гріє			Вода, що гріється (для ІІ ступені)			Температура води на виході з системи ГВП tгн, оС
		Температура на вході t1', оС	Температура на виході t1'', оС	Гідродинамічний опір теплообмінника по гріючому контуру Dp1, Па	Температура на вході t2', оС	Температура на виході t2'', оС	Гідродинамічний опір теплообмінника по нагріваємому контуру Dp2, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	24,300	130	75	1,0·105	36	55	1,0·104	40
1	40,600	130	75	1,5·105	37	55	1,1·104	39
2	73,080	130	75	0,9·105	38	55	1,2·104	38
3	81,200	130	75	1,3·105	39	55	1,3·104	37
4	97,440	130	75	1,2·105	40	55	1,4·104	36
5	56,840	150	75	1,1·105	41	55	1,5·104	37
6	79,576	150	75	0,8·105	42	55	1,4·104	38
7	102,312	150	75	1,0·105	41	55	1,3·104	39
8	125,048	150	75	1,4·105	40	55	1,2·104	40
9	136,416	150	75	1,1·105	39	55	1,1·104	40

Методика виконнання курсової роботи

Розрахунок заданої системи гарячого водопостачання виконується в такій послідовності.

1. Виконується розрахунок двотрубного теплообмінника попереднього нагріву водопровідної води скидною водою:

1. Визначаємо параметри скидної гарячої води на вході в теплообмінник (попереднього нагріву):

де - технологічна температура гарячого водопостачання, яка приймається відповідно до середньої температури після змішування,

= 37ºС.

2. Визначаємо параметри водопровідної води на виході з теплообмінника:

3. Визначаємо витрату скидної води:

, кг/с

де - питома ізобарна теплоємність води, =4,2 кДж/(кг·К).

4. Визначаємо витрату водопровідної води:

, кг/с

5. З теплового балансу визначаємо t′_ск, °С:

6. Визначаємо потужність теплообмінника попереднього нагріву:

, кВт

7. Визначаємо потужність підігрівачів І-го та ІІ-го ступеню:

, кВт

8. Визначаємо внутрішній діаметр d _вн, м, прийнявши швидкість скидної води 1,5 м/с:

;

.

9. За числом Рейнольдса визначаємо режим руху:

,

де - коефіцієнт кінематичної в’язкості скидної води,м²/с.

10. Визначаємо число Нуссельта

11. Визначаємо коефіцієнти тепловіддачі:

Вт/м²К

- коефіцієнт теплопровідності скидної води, Вт/(мК).

, Вт/(м²К)

12. Визначаємо коефіцієнт теплопередачі:

; Вт/(м²К)

13. Визначаємо середньологарифмічний температурний напір:

ºС

14. Визначаємо довжину теплообмінника попереднього нагріву водопровідної води скидною водою:

м

2. Розрахунок поверхневого пластинчатого теплообмінника І ступеня:

Для І – го ступеня

2.1. Загальна витрата гарячої води на перший ступінь:

- масова

, кг/с

- об’ємна

м³/год

2.2. Загальна витрата холодної води на перший ступінь:

кг/с

2.3. Використовуючи додаток 2, за об’ємними витратами теплоносіїв обираємо тип теплообмінного апарату, враховуючи максимальний тиск в контурі і максимальну припустиму температуру.

Вибраний тип апарату дає площу поверхні однієї пластини f, м².

За додатком 3 визначаємо орієнтовний коефіцієнт теплопередачі для вибраного теплообмінного апарату.

2.4. Знаходимо середньологарифмічний температурний напір, враховуючи, що робочі середовища в теплообмінному апараті рухаються протитечією:

2.5. Визначаємо площу поверхні теплообміну в апараті:

2.6. Знаходимо кількість пластин в апараті, враховуючі дві неробочі граничні пластини:

де n_р – кількість робочих пластин теплообмінного апарату;

F₀ – площа поверхні однієї пластини.

2.7. Число каналів, якими рухається теплоносій:

2.8. Для компоновки теплообмінного апарату використовуємо той факт, що втрати тиску пропорційні витратам теплоносія в квадраті і не повинні перевищувати допустиме. Враховуючи це, отримуємо систему рівнянь:

де m_i – кількість каналів в одному ході апарата;

х_i – кількість ходів

і = 1, 2, причому індекс 1 відноситься до гарячої води, а 2 – до холодної.

Тоді

2.9. З додатку 4, 5 виписуємо габаритні розміри теплообмінника.

3. Розрахунок поверхневого пластинчатого теплообмінника ІІ ступеня:

Для ІІ – го ступеня

Розрахунок проводиться аналогічно до розрахунку теплообмінника І ступеня.

4. Розрахунок добового бака-акумулятора для системи ГВП:

1. По графіку розподілу навантажень на ГВП визначається максимальна різниця потужностей Q, кВт.

2. Визначаємо об’єм бака-акумулятора:

, м³

ЛІТЕРАТУРА

1. Пластинчатые теплообменные аппараты. Справочный каталог. - C.: “Прапор”,1993. – 60 с.

2. Хлудов А.В. Горячее водоснабжение. - М.: Госстройиздат, 1957. - 464 с.

3. В.П.Исаченко, В.А.Осипова, А.С.Сукомел. Теплопередача. - М.: Энергия, 1975.

4. Михеев М. А., Михеева И. М., Основы теплопередачи. - М.: Энергия, 1978.

Додаток 1

Графік розподілу навантажень на систему ГВП

житлового будинку

30

Додаток 2

Технічна характеристика пластинчастих теплообмінних апаратів та розміри пластин

Показник		Типи пластин
		Р0,05*	Р0,3р	Р0,6р	РС0,25*	РС0,35	РС0,5*	РС0,53
Типи апаратів		Розбірні			Напіврозбірні (подвійні пластини)
Робочі середовища		Вода – вода			Вода – вода
Орієнтовні витрати середовища, м3/год	на 1 апарат	6	50	200	70	60	200	150
	на 1 канал	0,1 – 0,8	0,4 – 0,25	0,7 – 5	0,4 – 3	0,4 – 3	1 – 8	0,7 – 5
Габарити пластин, мм		580´135	1370´300	1375´600	970´388	1390´380	1380´650	1470´620
Площа поверхні т еплообміну 1 пластини, м2		0,05	0,3	0,6	0,25	0,35	0,5	0,53
Площа поверхні теплообміну апаратів (неперервний ряд, м2)		0,5 – 6	3 – 25	10 – 160	5 – 50	12 – 35	15 – 150	40 – 140
Розрахунковий тиск (не більше), МПа		1	1	1	1,6/1,0	1,6/1,0	1,6/1,0	1,6/1,0
Діаметр штуцерів (найбільший), мм		25	65	200	80	80	200 (150)	150
Припустимі температури середовищ, оС		-10 до +100	-20 до +100	-20 до +100	-20 до +150	-20 до +150	-20 до +150	-20 до +150

Додаток 3