1992

гревающей среды, а последняя охлаждается до температуры охлаж-

Подогреватели собирают обычно из секций длиной 2 и 4 м, соеди-

ненных последовательно между собой как по первичному (греюще- СибАДИму), так и по вторичному (нагреваемому) теплоносителю. Так как в таких теплообменниках обычно организован теплообмен по схеме

противотока, это создает условия для получения высоких коэффициентов теплопередачи порядка 1000–1500 Вт/(м2К). Для реализации этих условий необходимо выдержать зазоры между трубками подогревателя по всей их длине в межтрубном пространстве с тем, чтобы наружная поверхность всех трубок равномерно омывалась теплоносителем. Для этой цели в межтрубном пространстве под трубками устанавливаются опорные перегородки. Без опорных перегородок трубки прогибаются (рис. 3.4), зазоры между ними нарушаются, что приводит к существенному снижению тепловой производительности трубчатых секционных подогревателей.

Р с. 3.4. Подогреватель после 6 лет эксплуатации с опорами в виде полок

Увел чен е коэфф ц ента теплопередачи достигается применен ем в тр убном пучке вместо гладких латунных трубок профилированных.

Кожухотрубные теплообменники имеют широкий спектр применения. В основном такие системы используются на станциях по теплообеспечению и водоснабжению для подогрева сетевой воды.

Подогреватели могут устанавливаться непосредственно в отопительных котельных, в индивидуальных и центральных тепловых пунктах других системах теплоснабжения.

21

Установка секций водоподогревателя производится в соответствии с проектом, на стойках или кронштейнах. Секции устанавливаются горизонтально и крепятся хомутами на болтах непосредственно к стойкам или к перекладинам. Особое внимание следует уделить установке калачей и затяжке болтов фланцевых соединений секций и калачей, а также патрубков секций.

Обвязка подогревателя трубопроводами и установка контрольно- СибАДИизмерительных приборов и арматуры должны быть выполнены в со-

ответствии с проектом и рекомендуемой схемой обвязки.

Подводящие и отводящие трубопроводы подогревателя должны иметь запорные устройства (например задвижки), позволяющие от-

ключать подогреватель при ремонте или замене.

Потребитель обязан на подводящем трубопроводе установить предохранительный клапан на максимальное разрешенное давление до 1,0 МПа или 1,6 МПа в зависимости от рабочего давления используе-

мого подогревателя.

На подводящих и отводящих трубопроводах должны быть установлены термометры и манометры с трехходовыми кранами для кон-

троля температуры и давления.

Перед вводом подогревателей в эксплуатацию производится гид-

равлическое испытание подогревателя водой.

После проверки подогревателя подогреватель и трубопроводы по-

крываются теплоизоляцией.

Главным преимуществом водо-водяных подогревателей перед другими теплоо менниками является значительно большая площадь теп-

лообмена относ тельно сво х га аритов.

Недостатками водо-водяных подогревателей являются:

– большой расход теплоносителя, то есть подогревающей воды;

– громоздкость высокая стоимость поверхности теплообмена

з-за большого ч сла корпусов, камер, трубных решеток, фланцев, калачей друг х деталей;

– большая длина пути теплоносителя, с многими переходами и поворотами, создающими большие гидравлические сопротивления, а следовательно, повышенный расход электроэнергии на транспорт теплоносителей.

22

Тепловой и гидравлический расчет горизонтальных секционных кожухотрубных водо-водяных подогревателей

Рассмотрим порядок расчета водоподогревателей горячего водоснабжения, присоединенных по одноступенчатой схеме (см. рис. 1.1) [6]. Исходными данными для расчета являются: максимальный расход нагре-

23

4. Коэффициент теплоотдачи α2 от стенки трубки к нагреваемой воде определяется по формуле

где среднеарифметическая температура нагреваемой воды

где среднелогар фм ческая разность температур между греющей и нагреваемой водой

7. Число секций водоподогревателя в одном потоке

24

8. Потери давления ∆P в водоподогревателях можно определить по формулам:

– для нагреваемой воды, проходящей в гладких трубах: а) при длине секции 4 м

где ϕ – коэффициент, учитывающий накипеобразование, пр нимается по опытным данным, при их отсутствии следует принимать

ϕ = 2–3;

– для греющей воды, проходящей в межтрубном пространстве

∆Р = ВWМТР2 N, кПа.

Значение коэффициента В приведено в табл. 3.1.

25

Рассмотрим расчет кожухотрубного водоподогревателя горячего водоснабжения с одноступенчатой системой присоединения (см. рис. 1.2) и зависимым присоединением систем отопления в ЦТП и ИТП на примере.

Пример 3.1. Определить количество секций водо-водяного подогревателя с трубной системой из прямых гладких трубок (рис. 3.5). На-

3. Температура воды на выходе из водоподогревателя, th = 80 °С. 4. Максимальный расход нагреваемой воды через подогреватель

GНАГРЕВmax = 68 103 , кг/ч.

5. Максимальный расход греющей воды GГРmax = 62,5 103 , кг/ч.

6. Расчетная тепловая производительность водо-водяного подогре-

вателя QГВС = 4,57 106 Вт.

26

7. Максимальный расчетный секундный расход воды на

где ρ = 1000 кг/м3 – плотность воды.

По fТРУСЛ = 0,00944 м2 по табл. П.1 подбираем водоподогреватель:

– наружный диаметр корпуса секции DН = 219 мм;

– число трубок в секции n = 61;

– площадь сечения межтрубного пространства fМТР = 0,021 39 м2;

– площадь сечения трубок fТР = 0,009 39 м2;

– эквивалентный диаметр межтрубного пространства dЭКВ= 0,022 4 м;

– поверхность нагрева одной секции fСЕК = 11,51 м2 при длине сек-

ции 4 м;

– наружный диаметр трубки dН = 16 мм;

– внутренний диаметр трубки dВ = 14 мм.

2. Определяем фактические скорости воды в трубках и межтрубном пространстве:

– в трубках

3. Коэфф ц ент теплоотдачи от греющей воды к стенке трубки

27

4. Коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде

a2 =1,16[1210 +18tСРНАГРЕВ −0,038(tСРНАГРЕВ )2 ]WdТР0,20,8 = ВН

[ ] 1,00,8 ( ) =1,16 1210 +18 62,5 −0,038 62,52 0,0140,2 = 5940 Вт/ м2 °С . ,

Пр н маем 2 секц .

8. Потери давления ∆P в водоподогревателях:

а) для нагреваемой воды, проходящей в гладких трубах, при длине секции 4 м:

где gГ = 21,6 л/с – максимальный расчетный секундный расход воды на ГВС, л/с; ϕ = 2 – коэффициент, учитывающий накипеобразование;

28

б) для воды, проходящей в межтрубном пространстве,

∆Р = ВWМТР2 N = 20 0,412 2 = 6,7 кПа.

Коэффициент В = 20 принимается по табл. 3.1.

Контрольная задача 3.1.

снабжение gГ.

Расчетная тепловая про зводительность водо-водяного подогревателя QГВС . Варианты контрольных задач представлены в табл. 3.2.

Рассмотрим пример расчета кожухотрубного водоподогревателя для двухступенчатой схемы присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения (см. рис. 1.3).

Пример. 3.2. Выбрать и рассчитать водоподогревательную установку для системы горячего водоснабжения центрального теплового пункта на 1516 условных квартир (заселенность – 3,5 чел. на кварт -

29

ру), оборудованную водоподогревателями, состоящими из секций кожухотрубного типа с трубной системой из прямых гладких трубок, и блоками опорных перегородок по ГОСТ 27590–2005 [3].

Водоподогреватели присоединены к тепловой сети по двухступенчатой схеме (рис. 3.6).

Система отопления присоединена к тепловым сетям по зависимой схеме с автоматическим регулированием подачи теплоты.

СибАДИИсходные данные:

1. Регулирование отпуска теплоты в системе централизованного теплоснабжения принято центральное, качественное по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

2. 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 tО = –26 °С:

– в подающем трубопроводе τ1 = 150 °С;

– в обратном трубопроводе τ2 = 70 °С;

– в точке излома графика температуры t'Н = 23 °С:

– в подающем тру опроводе τ'1 = 80 °С;

– в обратном тру опроводе τ'2 = 42 °С.

3. Температура холодной водопроводной (нагреваемой) воды в отопительный период, поступающей в водоподогреватель I ступени, tC = 2 ° (по данным эксплуатации).

4. Температура воды, поступающей в систему горячего водоснабжен я на выходе з II ступени водоподогревателя, th = 60 °С.

5. Макс мальный тепловой поток на отопление потребителей,

пр соед ненных к ЦТП, Qomax = 5,82 106 Вт.

6. Расчетная тепловая производительность водоподогревателей

QhSP = 4,57 106 Вт.

7. Максимальный расчетный секундный расход воды на горячее водоснабжение gh = 21,6 л/с.

30