6 Расчет водоподогревателей систем отопления и горячего водоснабжения

Суммарная поверхность нагрева пароводяных подогревателей для системы отопления , м², находим по уравнению:

,

где t_ср – средний температурный напор между греющим паром и нагреваемой водой, С.

Средний температурный напор определяется по формулам:

Δt_б=179,9-70=109,9 С;

Δt_м=100-95=5 С;

Δt_б /Δt_м=109,9/5=21,98

Δt_ср=109,9-5/(ln109,9-5)=33,94 С;

м²

Суммарная поверхность нагрева пароводяных подогревателей системы горячего водоснабжения , м², находим по уравнению

Средняя разность температур определяем по температурному графику (рисунок 8, б).

Δt_б=100-65=35 С;

Δt_м=75-5=70 С;

Δt_б /Δt_м=35/70=0,5

Δt_ср=0,5∙(35+70)=52,5 С;

м²;

После расчета площади поверхности нагрева производим подбор водоподогревателей.

Технические характеристики пароводяных и водо-водяных подогревателей приведены в [приложении Г].

Принимаем два вида подогревателей воды: пара- водяной подогреватель марки ПП-1-6-2-I I с площадью поверхности нагрева 6,3 м²(А_с^от=4,61 м²) и 2 водо-водяных подогревателя марки ПВ-Z-15 с поверхностью нагрева одной секции 13,8 м² (А_с^гв=20,51 м²).

7 Подбор баков-аккумуляторов

Для подбора бака-аккумулятора строим интегральный график потребления теплоты за (рисунок 4) смену. По оси абцис откладываем часы, а по оси ординат из сменного графика расход горячей воды (рисунок 1) в возрастающем порядке (интегральный график и средний расход за смену .

Рисунок 4. Интегральный график потребления горячей воды.

м³/ч;

Расчетная емкость баков-аккумуляторов должна соответствовать максимальной разности между линями а и б. (17,1-16,2=0,9 м³/ч).

Число баков аккумуляторов принимаем не менее 2. Геометрический объем баков-аккумуляторов должен быть на 5…10% больше расчетного.

V_ак=0,9+0,9∙10/100=0,99 м³/ч.

Число баков-аккумуляторов принимаем равным 2.

8 Расчет установки по использованию паро-конденсатной смеси для нужд горячего водоснабжения и воздушного отопления

Значительным резервом экономии топливно-энергетических ресурсов являются вторичные энергетические ресурсы (ВЭР). К ним относятся: паро-конденсатная смесь отработавшего в рекуперативных аппаратах пара выпарных установок, отработавшие газы термических камер в сушильных установках, уходящие дымовые газы котельных установок, сбросные горячие (t=60…90С) и теплые (t=50С) воды, низкотемпературные вентиляционные выбросы и физическое тепло продукции, а также сбросные горячие воды компрессорных установок.

Возможным потребителем ВЭР могут быть системы горячего водоснабжения, водяного и воздушного отопления. ВЭР моно использовать для обогрева теплиц, для выработки холода в абсорбционных холодильных установках, для обогрева грунта в холодильных камерах и т.д.

Рассмотрим в качестве примера утилизационную установку по использованию теплоты паро-конденсатной смеси для воздушного отопления и горячего водоснабжения

В этой установке в качестве теплоносителя для подогрева воды, используемой на технологические нужды, применяется паро-конденсатная смесь отработавшего «глухого» пара технологических аппаратов.

Подогрев воды производится в водоводяных подогревателях 9. Для обеспечения горячей водой в часы максимального потребления ее предусмотрен бак-аккумулятор 8 горячей воды, емкость которого должна быть не менее максимального часового потребления горячей воды на технологические нужды.

Для надежного обеспечения горячей водой производственных цехов предусмотрено подача ее в бак-аккумулятор 8 от центрального пароводяного подогревателя 6.

Расчетное количество пароконденсатной смеси определяем по максимальному часовому выходу конденсата Д_пкс от технологических паропотребляющих аппаратов.

Определяем средневзвешенную энтальпию пароконденсатной смеси по формуле

,

=(0,35∙950,848+0+6,8∙940,64+2,16∙950,848+5,52∙950,848+5,1∙940,64)/22,32=843,5 кДж/кг;

Среднетепловой ресурс пароконденсатной смеси Q_пкс, кДж/ч:

,

Q_пкс=12,15∙841,9∙10³=10229,1∙10³ кДж/ч.

Количество отсепарированного пара Д_с, кг/ч, определяем по формуле:

,

где – энтальпия кипящей воды при давлении в сепараторе Р_с, кДж/кг [приложение М];

r_с – теплота парообразования при этом же давлении, кДж/кг

Давление в сепараторе составляет 0,17…0,18 МПа.

Д_с=12,15∙(841,9-490,7) ∙10³/2211,3=1929,6 кг/ч.

Внутренний объем сепаратора V_с, м³, находим по формуле:

,

где - удельный объем сухого насыщенного пара при давлении Р_с, м³/кг

Х_с – степень сухости отсепарированного пара, (принимаем 0,9…0,95);

q_v – объемное тепловое напряжение парового пространства сепаратора, м³/(м³с), (принимаем равным 0,5…0,6).

V_с=(1,3∙1929,6 ∙1,08∙0,16∙0,97/(0,5∙3600))=0,23 м³.

Внутренний диаметр d_вн, м, подбирается из условия, что скорость пара в корпусе w не должна превышать 2 м/с.

d_вн=

Количество теплоты отсепарированного пара Q_оп, кДж/ч, и направляемого в калорифер:

Q_оп=Д_сh_c,

где h_с – энтальпия отсепарированного пара, кДж/кг

,

h_с=490,7+2211,3∙0,97=2635,6 кДж/кг;

Q_оп=1929,6 ∙2635,6=5085653,76 кДж/ч;

Утилизированная теплота в калорифере Q_кал, кДж/ч:

,

Q_кал=1929,6 ∙ (2635,6+356,15)=5772880,8 кДж/ч.

где h_к – энтальпия конденсата после калорифера, кДж/кг (принимается при температуре конденсата t_к=85…95С).

Поверхность нагрева калорифера А_кал, м², определяем по формуле:

,

где _кал – кпд калорифера (принимаем равным 0,85…0,95);

К_кал – коэффициент теплопередачи калорифера, кВт/(м²К) (принимаем 0,04…0,06 кВт/(м²К).

Средняя разность температур между паром и нагреваемым воздухом рассчитываем по формуле:

,

где t_б – наибольшая разность температур, С;

t_м – наименьшая разность температур, С.

Температуру холодного воздуха t_х.воз. принимаем 15…18С, горячего t_г.воз. – 60…70С.

= 80-45/0,53=65,8 С;

А_кал=5772880,8∙0,95/(3600∙0,06∙65,8)=385,8 кВт/(м²К).

Количество теплоты, поступающей с кипящей водой в водоводяной подогреватель Q_кв, кДж/ч, определяем по формуле:

.

Q_кв=(12,15∙10³ - 1929,6) ∙490,7=5015150,28кДж/ч.

Количество утилизируемой теплоты в теплообменнике Q_ВВП, кДж/ч, равно:

,

где - энтальпия конденсата после водоводяного подогревателя, кДж/кг (принимаем при температуре =50…60С).

Q_ВВП =(12,15∙10³-1929,6) ∙ (490,7-209,5)=2873976,48 кДж/кг.

Поверхность нагрева водоводяного нагревателя А_ВВП, м², рассчитываем по формуле:

,

где V_ВВП – производительность утилизационного теплообменника, м³/ч.

Средняя разность температур между охлаждаемым конденсатом и нагреваемой водой определяется на основании температурного графика.

Температура конденсата на входе в водоподогреватель t_с определяется по температуре кипения воды при давлении Р_с=0,17…0,18 МПа (t_с=115…117С), t_х.в. принимается равным +10С; =50…60С на выходе из подогревателя в соответствии с технологическим процессом.

А_ВВП =(3,7∙4,19∙1000(55-5)) / (3600∙0,06∙65,8)=54,5 м²

Подбираем водоводяные теплообменники

Количество теплоты, возвращаемой с переохлажденным конденсатом после водоподогревателя , кДж/ч, и с конденсатом после калорифера, кДж/ч, определяется:

;

=(12,15∙10³-2480,87) ∙209,5=2025682,7 кДж/ч.

.

=1929,6∙2716,277=5241328,09 кДж/ч.

Коэффициент утилизации теплоты пароконденсатной смеси К_утил, %:

;