5.3 Розрахунок водолічильників

Діаметр умовного проходу водолічильника вибираємо, виходячи з середньогодинних витрат води, що не повинні перевищувати експлуатаційні.

Водолічильник вибираємо виходячи з наступних умов: необхідно забезпечити пропуск максимальних розрахункових секундних витрат води на господарсько-питні потреби; при цьому втрати напору в крильчастих водолічильниках не повинні перевищувати 2,5 м.

Виходячи із середньогодинних витрат води , максимальних секундних витрат води і враховуючи максимальні годинні витрати води в будинку вибираємо крильчастий водолічильник з діаметром умовного проходу 15 мм. Гідравлічна характеристика даного водолічильника . Тоді втрати напору у ньому становлять:

(5.5)

Оскільки втрати напору виявились значно вищі гранично допустимих, то вибираємо інший водолічильник з діаметром умовного проходу 40 мм, гідравлічна характеристика , поріг чутливості

Перевіряємо чи не перевищено поріг чутливості водолічильника:

(5.6)

Отже, остаточно проектуємо до встановлення на відгалуженні до водонагрівачів водолічильник ВСКМ-40.

Водолічильник для квартир підбираємо виходячи з максимальногодинних витрати гарячої води в квартирі, які становлять та середньогодинних витрат гарячої води, що обчислюють за формулою:

(5.7)

– кількість жителів, що проживає у одній квартирі.

Вибираємо для встановлення в квартирах водолічильник ВСКМ-15 з умовним діаметром проходу 15 мм, гідравлічною характеристикою та порогом чутливості

Втрати напору у водолічильнику становлять:

Перевіряємо чи не перевищено поріг чутливості у водолічильнику:

Технічні характеристики вибраних водолічильників заносимо до таблиці.

Таблиця 4

Діаметр умовного проходу лічильника, мм	Витрати води, м3/год			Поріг чутливості, м3/год	Макси-мальний об’єм води за добу, м3	Гідравлічна характеристика, м/(л/с)2
	міні-мальні	експлуа-таційні	макси-мальні
Крильчасті водолічидьники ВСКМ (ГОСТ 6019-83)
15	0,03	1,2	3	0,015	45	14,5
40	0,16	6,4	16	0,08	230	0,50

5.4 Розрахунок швидкісного водонагрівача

Розрахунок швидкісного водонагрівача виконується у такій послідовності:

а) за формулою Q_hr^h = 1,16×q_hr^h(55-t^c)+Q^ht (5.8) визначаємо годинну витрату тепла (тепловий потік) для обчислення поверхні теплообміну водонагрівача; де q_hr^h – максимальна годинна витрата гарячої води, м³/год; t^c – температура холодної води в мережі водопроводу, °С; Q^ht – сумарні втрати тепла трубопроводами системи гарячого водопостачання, кВт: Q^ht =∑ Q_і + Q_39-47 + Q_48-49 = (4,025*2)+0,04+0,02 = 8,11кВт.

Q_hr^h = 1,16×3,536(55-5)+8,11 = 213,20 кВт.

б) визначаємо витрата гріючої води (теплоносія):

G_г.в. = ,т/год (5.9)

де с – питома теплоємність води, с = 4,19кДж/(кг·°С); Т₁, Т₂ – параметри теплоносія (приймаються: Т₁ = 110…150°С, Т₂ = 70…80°С).

Приймаємо значення Т₁ = 150°С, Т₂ = 75°С.

G_г.в. =

в) обчислюємо витрату води , яка нагрівається, за формулою:

G_н = , т/год, (5.10)

де - параметри води, яка нагрівається: = 65…75°С, = 5°С. Приймаємо значення =70°С.

G_н = т/год

г) приймається швидкість руху водопровідної води в трубках нагрівача в межах V_mp = 0,8-1,5м/с і визначаємо потрібну площу живого перетину трубок за формулою:

f_тр^потр = , м² (5.11)

Приймемо швидкість рівною 1,2 м/с. Маємо:

f_тр^потр = м²

д) за таблицями вибираємо тип водонагрівача таким чином, щоб площа живого перетину трубок наближалась до f_тр^потр .

Основні параметри прийнятого водонагрівача 2-57×4000-Р:

• площа живого перетину трубок – f_тр = 0,00062м²;

• площа живого перетину між трубного простору – f_мт = 0,00116м²;

• площа поверхні нагрівання однієї секції – f_с = 0,75м²;

• кількість трубок – z =4;

• внутрішній діаметр корпуса нагрівача – D_В = 50мм;

• довжина секції - l_с = 4м.

е) обчислюємо:

- фактичну швидкість руху води в трубках нагрівача за формулою:

V_ф = (5.12)

• фактичну швидкість в міжтрубному просторі за формулою:

V_мт = , м/с (5.13)

V_мт = м/с

• площа нагрівання водонагрівача – за формулою:

F = , м² (5.14)

де μ – коефіцієнт, який враховує утворення накипу на трубках нагрівача, приймається 0,7…0,8; Δt_сер – середня логарифмічна різниця температур води у водонагрівачі, яка визначається за формулою:

Δt_сер = , °C (5.15)

Δt_сер =

де k – коефіцієнт теплопередачі поверхні нагріву:

k = , ккал/(м²·год·°С) (5.16)

де α₁ – коефіцієнт тепловіддачі від граючої води, яка протікає у міжтрубному просторі, до стінок трубок, визначається за формулою:

α₁ = (1400+18Т_сер – 0,035Т_сер²)V_мт^0,8/d_екв^0,2 , ккал/(м²·год·°С), (5.17)

де Т_сер = 0,5(Т₁+Т₂), °С; (5.18)

Т_сер = 0,5(150+75) = 112,5°С

d_екв – еквівалентний діаметр міжтрубного простору, м:

d_екв = (D_B² - z×d₃²)/(D_B+z×d₃), м, (5.19)

де D_B - внутрішній діаметр корпуса водонагрівача, м; d₃ – зовнішній діаметр трубок, м, для латунних трубок приймається 0,016м; z – кількість трубок у живому перетині нагрівача.

d_екв = ((0,05)² - 4×(0,016)²)/(0,05+4×0,016) = 0,013 м

α₁ = (1400+18×112,5 – 0,035(112,5)²)×(0,58)^0,8/(0,013)^0,2 = 4596,91ккал/(м²·год·°С)

Коефіцієнт тепловіддачі від внутрішньої поверхні трубок до води, яка нагрівається, α₂ обчислюється за формулою:

α₂ = (1400+18t_сер – 0,035t_сер²)V_тр^0,8/d_в^0,2, ккал/(м²·год·°С) (5.20)

де t_сер = 0,5(t^h+t^c), °C (5.21); d_в – внутрішній діаметр трубок, м, для латунних трубок приймається 0,014м. Для латунних трубок δ_ст / λ_ст можна приймати рівним 0,000011 м²·год·°С/ккал; δ_ст – товщина стінки трубки, м; λ_ст – коефіцієнт теплопровідності латуні, рівний 90ккал/(м²·год·°С).

t_сер = 0,5(70+5) = 37,5°С;

α₂ = (1400+18×37,5 – 0,035(37,5)²)×(0,8)^0,8/(0,014)^0,2 = 3979,59ккал/(м²·год·°С).

Значення коефіцієнту k становить:

k = ккал/(м²·год·°С)

Площа нагрівання водонагрівача становить:

F = , м²

ж) визначаємо кількість секцій водонагрівача:

n =F/f_c (5.22)

де f_c – площа поверхні нагрівання однієї секції, м²;

n =1,47/0,75 = 2

з) визначаємо фактичну площу нагрівання водонагрівача:

F_ф = n×f_c , м² (5.23)

F_ф = 2×0,75 = 1,5 м²

Отриману площу порівнюємо з потрібною площею нагрівання. Похибка повинна становити не більше 10%:

Δ =

Результати розрахунку задовільні.

і) обчислюємо втрати напору у водонагрівачах за формулою:

h_вн = β× m×V_тр² n, м (5.24)

де β – коефіцієнт, який враховує накип, приймається рівним 4; m – коефіцієнт гідравлічного опору однієї секції нагрівача, приймається 0,75 для секції довжиною 4м.

h_вн = 4× 0,75×(0,8)² ×2 = 3,84 м