6.1. Тепловой и гидравлический расчет подогревателей горячего водоснабжения.

Задачей теплового расчета является определение необходимой площади поверхности нагрева подогревателя при заданной тепловой производительности, конструкции, известных температурах греющей и нагреваемой сред на входе в подогреватель и на выходе из него.

В системах горячего водоснабжения жилых зданий принимаются секционные скоростные подогреватели. В подогревателях горячего водоснабжения греющая сетевая вода пропускается по межтрубному пространству. Эти достигается выравнивание скоростей нагреваемой воды и лучшее удаление накипи.

В настоящее время секционные скоростные подогреватели выпускаются по ГОСТ 27590-2005; пластинчатые - по ГОСТ Р ИСО 15547-1-2009.

Если в системах горячего водоснабжения не устанавливают баки-аккумуляторы, то расчет поверхности нагрева ведется по максимальным часовым нагрузкам, а при установке – по среднечасовым нагрузкам.

Площадь теплообменной поверхности определяется:

, м² (14)

где - тепловая производительность, Вт. (1Вт∙ч=3600 Дж. При расчете Вт Дж необходимо перевести в Вт).

к – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²∙^○С);

Δt_ср – средняя разность температур греющего и нагреваемого теплоносителя, ^○С.

Все расчеты производят при температуре воды после системы отопления в точке излома температурного графика.

расчетные температуры сетевой воды: τ₁ = 150^○С (130^○С),

τ₂ = 70^○С;

температуры сетевой воды в подающей трубе в точке излома графика при

t_н^” = 4,5^○С: τ₁^” = 70^○С,

(15)

где δτ – расчетный перепад температур в тепловой сети,

δτ = 150-70=80^○С;

q₀ – относительный расход тепла.

, (16)

где t_і – внутренняя расчетная температура жилых зданий, ^○С;

t₀ – расчетная наружная температура для проектирования отопления (согласно городу по заданию).

Принимаем температуру сетевой воды после подогревателя τ₃ = 30^○С.

Расход сетевой воды на горячее водоснабжение (греющая среда):

, м³/ч (17)

Расход водопроводной воды на горячее водоснабжение (нагреваемая среда):

, м³/ч. (18)

где τ_г – температура горячей воды;

τ_х – температура холодной воды, ^○С.

Задаемся скоростью воды в нагревателе порядка 0,5-1 м/с найдем ориентировочную площадь межтрубного пространства:

, м² (19)

Выбираем тип водонагревателя по площади межтрубного пространства по прил.12

Коэффициент теплоотдачи водонагревателя:

, Вт/ (м²∙^○С) (20)

где М – коэффициент, учитывающий накипь и загрязнение трубок (определяется по прил.9);

α₁ – коэффициент теплоотдачи от греющего теплоносителя к стенкам трубок, Вт/ (м²∙^○С);

α₂ – коэффициент теплоотдачи от стенки ко вторичному теплоносителю,

Вт/ (м²∙^○С).

, Вт/ (м²∙^○С) (21)

где – скорость движения греющей среды в межтрубном пространстве, м/с;

d_экв – эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м;

τ_ср – средняя температура нагреваемой среды, ^○С (150+70)/2=110^○С.

м (22)

Скорость движения в межтрубном пространстве равна:

, м/с. (23)

, Вт/ (м²∙^○С) (24)

Скорость движения нагреваемой среды:

, м/с (25)

Средняя температура нагреваемой воды:

^○С. (26)

,^○С (27)

где Δt_б – большая разность температур греющей и нагреваемой среды;

Δt_м – меньшая разность температур греющей и нагреваемой среды. Принимается для водоводяных подогревателей – 5-10 ^○С, а для пароводяных – не менее 5^○С.

Необходимое количество секций водонагревателя:

(28)

где F- площадь поверхности теплообмена, м²;

_. – поверхность нагрева (принимается по паспортным данным водонагревателя по прил.12), м².