Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Источники и системы теплоснабжения. Методические материалы для решения практических задач с элементами расчета в пакете Mathcad. Учебное пособие
.pdf
61
1
11
0,019
1,48 11
vpk
k vpk
R
d
= = =
(м·°C)/Вт.
Эквивалентный диаметр канала по наружному обмеру
( )
4
4 1,36 0,96
1,13
1,36 0,96 2
k
e
k
F
d
P
= = =
+
м.
Термическое сопротивление грунта
1 4 1 4 1,7
ln ln 0,328
2 2 0,87 1,13
gr
gr e
h
R
d
= = =
(м·°C)/Вт.
Термическое сопротивление теплоотдачи снаружи изоляции
первой и второй трубы
1
1
11
0,095
0,303 11
ni
i ni
R
d
= = =
(м·°C)/Вт;
2
2
11
0,095
0,303 11
ni
i ni
R
d
= = =
(м·°C)/Вт.
Суммарное термическое сопротивление изоляции и теплоотдачи снаружи изоляции первой и второй трубы
1 1 1
1,39 0,095 1,485
i ni
R R R= + = + =
(м·°C)/Вт;
2 2 2
1,43 0,095 1,525
i ni
R R R= + = + =
(м·°C)/Вт.
Фактическая температура в канале, °C,
12
12
12
1 1 1
95 70 0,8
1,485 1
.
,525 0,019 0,014 0,328
26,3
1 1 1
1,485 1,525 0,019 0,014 0 2
C
,3 8
gr
vpk k gr
k
vpk k gr
t
R R R R R
t
R R R R R
++
++
==
++
++
−
++
++
==
+
+
+
+
Поправка на удельную мощность тепловых потерь для первой
и второй трубы
62
*
1
11
*
1
95 26,3
54 49,46
95 20
k
ll
k
t
qq
t
−
−
= = =
−
−
Вт/м;
*
2
22
*
2
70 26,3
34 29,7
70 20
k
ll
k
t
qq
t
−
−
= = =
−
−
Вт/м.
Суммарная удельная мощность тепловой потери от двух труб,
Вт/м,
12
49,46 29,7 79,16
l l l
q q q= + = + =
Вт/м.
Пример решения задачи в Mathcad.
В качестве примера расчета тепловой изоляции рассмотрим
другой распространенный случай, описанный в нормативном документе [24], – расчет требуемой толщины изоляции по нормированной
плотности теплового потока. Пример расчета с пояснениями показан
далее (рисунки 9.1–9.2).
63
Рисунок 9.1. Исходные данные для расчета тепловой изоляции
64
Рисунок 9.2. Расчет толщины изоляции по первому методу
65
Рисунок 9.3. Расчет толщины изоляции по второму методу
(последовательных приближений)
Задача № 9.1.
Определить суммарные теплопотери через тепловую изоляцию
по данным таблицы 9.1.
Определить по нормируемой плотности теплового потока толщину тепловой изоляции для двухтрубной тепловой сети с dn, проложенной в канале типа КЛ. Глубина заложения канала hk. Среднегодовая температура грунта на глубине заложения оси трубопроводов tgr.
66
Теплопроводность грунта λgr. Тепловая изоляция – маты из пенополиуретана. Среднегодовая температура теплоносителя в подающем
трубопроводе составляет τ1, в обратном τ2, толщина изоляции δiz. Исходные данные принять по таблице 9.1.
Таблица 9.1
Исходные данные для расчета
№ вари-
анта
Исходные данные
dn, мм
Размер
канала
hk, м
tgr, °C
λgr,
Вт/(м·°C)
τ1, °C
τ2, °C
δ
iz, мм
1
159
95 45
1 4 2
86
48
30
2
194
90 60
1,2 3 1,89
79
41
35
3
133
60 30
1,7 2 1,45
80
45
28
4
159
150 45
1,4
1,6
1,34
96
56
30
5
159
60 60
2
0,9
1,13
68
40
25
6
108
60 30
2
1,5
1,75
77
45
20
7
76
30 30
1,4 2 0,9
89
54
20
8
219
90 90
2
0,1
1,4
100
70
40
9
133
60 30
1,3
1,5
1,2
90
66
30
10
89
45 30
1,1
2,6
0,86
80
68
25
67
10. РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННИКА
Теплообменное оборудование является неотъемлемым элементом системы теплоснабжения. В зависимости от различных факторов
классифицировать теплообменное оборудование можно по различным критериям [25]. В целом теплообменные аппараты можно разделить по способу передачи теплоты на следующие виды:
1) поверхностные – перенос тепла в таких теплообменниках
происходит через стенку, и теплоносители не смешиваются;
2) смесительные – тепло от одной среды к другой передается
путем непосредственного смешения.
Расчет теплообменников можно осуществить по различным литературным [26] и справочным данным. Далее будут рассмотрены
расчеты, соответствующие нормативному документу [18]. По данным
[18] в тепловых пунктах следует применять водяные горизонтальные
секционные кожухотрубные или пластинчатые водоподогреватели
либо паровые горизонтальные многоходовые водоподогреватели.
В качестве кожухотрубных секционных водоподогревателей
рекомендуется применять водо-водяные подогреватели [27], состоящие из секций кожухотрубного типа с блоком опорных перегородок
для теплоносителя давлением до 1,6 МПа и температурой до 150 °С.
В теплообменных устройствах необходимо принимать противоточную схему для обеспечения высоких характеристик по теплопередаче. Для горизонтальных секционных кожухотрубных водоподогревателей греющая вода из тепловой сети должна поступать: для водоподогревателей систем отопления – в трубки, для водоподогревателей систем горячего водоснабжения – в межтрубное пространство
[18]. Для пластинчатых теплообменников нагреваемая вода должна
проходить вдоль первой и последней пластин. Для пароводяных подогревателей пар должен поступать в межтрубное пространство.
Расчет поверхности нагрева водо-водяных подогревателей для
систем отопления проводится при температуре воды в тепловой сети,
соответствующей расчетной температуре наружного воздуха для
проектирования отопления, а для систем горячего водоснабжения –
при температуре воды в подающем трубопроводе тепловой сети, соответствующей точке излома графика температуры воды или минимальной температуре воды, если отсутствует излом графика температур [18].
68
10.1. Расчет кожухотрубного теплообменника
Кожухотрубный подогреватель представляет собой обечайку
с расположенными в ней трубками, которые закреплены в трубной
доске. Существуют различные варианты конструкций кожухотрубных теплообменников, представленных например в [26].
В системах централизованного теплоснабжения большое распространение получили горизонтальные секционные скоростные водоподогреватели [27] (рисунок 10.1).
Рисунок 10.1. Подогреватель из четырех блоков-секций исполнения 1 типа
ПВ1 с типовым расположением патрубков без компенсаторов на корпусе:
1 – переход исполнения 1; 2 – блок-секция типа ПВ1;
3 – калач соединительный исполнения 1;
А – вход нагреваемой воды; Б – выход нагреваемой воды;
В – вход греющей воды, Г – выход греющей воды
69
Условные обозначения кожухотрубного теплообменника соответствуют [27] и маркируются по техническим характеристикам –
рисунок 10.2. В качестве примера примем водоподогреватель разъемного типа с наружным диаметром корпуса секции 219 мм, длиной
секции 4 м, без компенсатора теплового расширения, на условное
давление 1,0 МПа, с трубной системой из гладких трубок из пяти секций, климатического исполнения УЗ:
ПВ 219 × 4-1, 0-РГ-5-УЗ ГОСТ 27590.
Рисунок 10.2. Структурная схема
условного обозначения подгревателя [27]
Методика расчета водоподогревателей горячего водоснабжения [18].
1. Задаем оптимальную скорость воды в трубках Wtr = 1 м/с
и исходя из двухпоточной компоновки каждой ступени определяем
необходимое сечение трубок водоподогревателя
max
2 3600
usl
h
tr
tr
G
f
W
=
, (10.1)
где G
hmax
– максимальный расход воды в системе горячего водоснаб-
жения в отопительный период, кг/ч; ρ – плотность воды при средней
температуре tср, кг/м3, ориентировочно принимается равной
1000 кг/м.
В соответствии с полученной величиной
usl
tr
f
и по [18] выби-
раем необходимый типоразмер водоподогревателя.
2. Для выбранного типоразмера водоподогревателя определяем
фактические скорости воды в трубках и межтрубном пространстве
70
каждого водоподогревателя при двухпоточной компоновке по формулам
max
2 3600
h
tr
tr
G
W
f
=
; (10.2)
2 3600
dh
mtr
mtr
G
W
f
=
, (10.3)
где Gdh – расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение
и отопление, кг/ч; ftr, f
mtr
– площадь сечения всех трубок в одном ходу
водоподогревателя и площадь сечения межтрубного пространства
секционного водоподогревателя, м2.
3. Коэффициент теплоотдачи α
1
, Вт/(м2·°С), от греющей воды
к стенке трубки определяется по формуле
( )
0,8
2
1
0,2
1,16 1210 18 0,038
gr gr
mtr
sr sr
ekv
W
tt
d
= + −
; (10.4)
2
gr gr
vh vyh
gr
sr
tt
t
+
=
, (10.5)
где
ekv
d
– эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м;
gr
vh
t
,
gr
vyh
t
– температура греющей воды на входе и на выходе из водо-
подогревателя, ℃.
Эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м, определяется по формуле
22
vn nar
ekv
vn nar
D nd
d
D nd
−
=
+
, (10.6)
где Dvn – внутренний диаметр корпуса водоподогревателя, м; d
nar
–
наружный диаметр трубок, м; n – число трубок.
4. Коэффициент теплопередачи α
2
, Вт/(м2·°С), от стенки трубки
к нагреваемой воде определяется по формуле
( )
0,8
2
2
0,2
1,16 1210 18 0,038
nn
tr
sr sr
vn
W
tt
d
= + −
; (10.7)
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]