5.1. Тепловой и гидравлический расчет водоподогревателей

5.1.1 Методика расчета кожухотрубного водоподогревателя

Расчет водоподогревательной установки оборудованной водоподогревателями, состоящими из секций кожухотрубного типа с трубной системой из прямых гладких трубок и блоков опорных перегородок по ГОСТ 27590. Предусмотреть установку водоподогревателей в два потока. Водоподогреватели присоединены к тепловой сети по двухступенчатой смешанной схеме с ограничением максимального расхода воды из тепловой сети на ввод (рис. 18.3 прил. 18).

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

В первую очередь определяется вероятность использования санитарно-технических приборов.

Вероятность использования приборов и максимальный часовой расход горячей воды по формулам (1.5) и (1.6). Где (определяется по прил. 4 в зависимости от произведения ),.

Расчетный максимальный тепловой поток на ГВС по формуле (5.1)

(5.1)

Максимальный тепловой поток на отопление микрорайона по формуле (5.2)

,кВт; (5.2)

Соотношение тепловых потоков записывается в виде следующего соотношения (5.3)

(5.3)

Это соответствует выбору двухступенчатой смешанной схемы включения водоподогревателей. Расчетная схема присоединения водоподогревателей

приведена на рис. 2.4.

Рис.2.4. Расчетная двухступенчатая смешанная схема присоединения водоподогревателей одного потока

При расчетной производительности одного потока 50 % от суммарной нагрузки, принимаются для одного потока следующие данные:

Определяется максимальный расход сетевой воды на отопление, кг/ч,

(5.4)

Максимальный расход греющей воды на горячее водоснабжение, кг/ч,

(5.5)

При ограничении максимального расхода сетевой воды на ЦТП в качестве расчетного принимается больший из двух расходов, полученных

Температура нагреваемой воды за водоподогревателем ступени, °С,

; (5.6)

Расчетная производительность водоподогревателя I ступени, Вт,

; (5.7)

Расчетная производительность водоподогревателя II ступени,

; (5.8)

Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя II ступени и на входе в водоподогреватель I ступени , °С,

(5.9)

Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя I ступени , °С,

; (5.10)

Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для I ступени водоподогревателя, °С

, (5.11)

в данном примере ; ;

Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для II ступени водоподогревателя (формула 2.9). В данном примере ; ;

Для выбора необходимого типоразмера водоподогревателя предварительно задаемся оптимальной скоростью нагреваемой воды в трубках равной W_ТР = 1 м/с, и исходя из двухпоточной компоновки каждой ступени определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя , м², по формуле

(5.12)

В соответствии с полученной величиной f^усл_тр и по табл. 1 выбираем необходимый типоразмер водоподогревателя.

Для выбранного типоразмера водоподогревателя определяем фактические скорости воды в трубках и межтрубном пространстве каждого водоподогревателя при двухпоточной компоновке по формулам:

(5.13)

(5.14)

Тепловой расчет водоподогревателя I ступени

а) средняя температура греющей воды, °С,

; (5.15)

б) средняя температура нагреваемой воды, °С,

; (5.16)

Коэффициент теплоотдачи ₁ ,Вт/(м², °С), от греющей воды к стенке трубки определяется по формуле

(5.17)

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м, определяется по формуле

(5.18)

Для выбранного типоразмера водоподогревателя d_экв принимается по табл. 1.

Коэффициент теплоотдачи ₂, Вт/(м², С) от стенки трубки к нагреваемой воде определяется по формуле

(5.18)

Коэффициент теплопередачи водоподогревателя k, Вт/(м²,°С), следует определять по формуле

(5.19)

где  — коэффициент эффективности теплообмена для гладкотрубных водоподогревателей с опорами в виде полок  = 0 95, для гладкотрубных с блоком опорных перегородок  = 1,2, для профилированных и с блоком опорных перегородок  = 1,65;

 — коэффициент учитывающий загрязнение поверхности труб в зависимости от химических свойств воды, принимается  = 0,8— 0,95.

Определяем поверхность нагрева подогревателя горячего водоснабжения первой ступени при заданной теплопроизводительности .

(5.20)

Число секций водоподогревателя в одном потоке N, шт., исходя из двухпоточной компоновки определяется по формуле

(5.21)

Если величина N полученная по формуле (5.21) имеет дробную часть, составляющую более 0,2, число секций следует округлять в большую сторону.

8. Потери давления Р, кПа, в водоподогревателях следует определять по формулам:

для нагреваемой воды, проходящей в гладких трубках:

а) при длине секции 4 м

(5.22)

б) при длине секции 2 м

(5.23)

где  — коэффициент, учитывающий накипеобразование, принимается по опытным данным, при их отсутствии — следует принимать  = 2 ... 3.

для нагреваемой воды, проходящей в профилированных трубках, в формулах (5.24) и (5.25) вводится повышающий коэффициент 3;

для греющей воды, проходящей в межтрубном пространстве:

. (5.24)

20. Расчет водоподогревателя II ступени

а) средняя температура греющей воды (формула (5.24))

°С; (5.25)

б) средняя температура нагреваемой воды (формула (5.25))

°С;

в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки (формула (5.26))

(5.26)

г) коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде (формула (5.27))

(5.27)

д) коэффициент теплопередачи водонагревателя второй ступени при  = 0,9 и  = 1,21 (формула (5.28))

(5.28)

е) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя II ступени, м² (формула (5.29))

; (5.29)

Число секций водоподогревателя II ступени (формула (5.30))

шт. (5.30)

Потери давления в водоподогревателях :

для воды, проходящей в трубках, при  = 2 по формуле

; (5.31)

где = 7,23 л/с – максимальный расчетный секундный расход воды на горячее водоснабжение (для одного потока);

для воды, проходящей в межтрубном пространстве, кПа, по формуле

; (5.32)

.

Коэффициент В принимается по табл. 10.1 прил. 10.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1