Расчет поверхности нагрева водоводяного подогревателя для систем отопления производится
Обновлено: 07.07.2024
Расчет поверхности нагрева водоводяного подогревателя для систем отопления производится
- отсутствия производственного водопровода с качеством воды, пригодным для данного технологического процесса.
6.34 При теплоснабжении от одного теплового пункта производственного или общественного здания, имеющего различные системы потребления теплоты, каждую из них следует присоединять по самостоятельным трубопроводам от распределительного (подающего) и сборного (обратного) коллекторов. Допускается присоединять к одному общему трубопроводу системы теплопотребления, работающие при различных режимах, удаленные от теплового пункта более чем на 200 м, с проверкой работы этих систем при максимальных и минимальных расходах и параметрах теплоносителя.
6.35 Обратный трубопровод от систем вентиляции присоединяется перед водоподогревателем горячего водоснабжения I ступени. При этом, если потери давления по сетевой воде в водоподогревателе I ступени превысят 50 кПа, оборудуется перемычка вокруг водоподогревателя, на которой устанавливаются дроссельная диафрагма или регулирующий клапан (поворотная заслонка), рассчитанные на то, чтобы потери давления в водоподогревателе не превышали расчетной величины.
6.36 В зависимости от типа систем теплопотребления, к паровым тепловым сетям потребители теплоты могут присоединяться: по зависимой схеме - с непосредственной подачей пара в системы теплопотребления с изменением или без изменения параметров пара; по независимой схеме - через пароводяные подогреватели.
6.37 Использование для целей горячего водоснабжения паровых водонагревателей барботажного типа не допускается.
6.38 При необходимости изменения параметров пара должны предусматриваться редукционно-охладительные, редукционные или охладительные установки.
6.39 Размещение этих устройств, а также установок сбора, охлаждения и возврата конденсата в тепловых пунктах следует предусматривать на основании технико-экономического расчета в зависимости от числа потребителей и расхода пара со сниженными параметрами, количества возвращаемого конденсата, а также расположения потребителей пара на территории предприятия.
6.40 В тепловых пунктах с установками сбора, охлаждения и возврата конденсата должны предусматриваться мероприятия по использованию теплоты конденсата путем:
- охлаждения конденсата в водоподогревателях с использованием нагретой воды для хозяйственно-бытовых или технологических потребителей горячей воды,
- получения пара вторичного вскипания в расширительных баках с использованием его для технологических потребителей пара низкого давления.
6.41 В тепловых пунктах, в которые возможно поступление загрязненного конденсата, должна предусматриваться проверка качества конденсата в каждом сборном баке и на дренажных трубопроводах. Способы контроля устанавливаются в зависимости от характера загрязнения и схемы водоподготовки на источнике теплоснабжения паром.
6.42 На трубопроводах тепловых сетей и конденсатопроводах при необходимости поглощения избыточного напора должны предусматриваться регуляторы давления или дроссельные диафрагмы.
7 Оборудование, трубопроводы, арматура и тепловая изоляция
7.1 В тепловых пунктах следует применять преимущественно пластинчатые водоподогреватели, обеспечивающие удобство обслуживания и сокращение строительного объема теплового пункта. При обосновании применяются водяные горизонтальные секционные кожухотрубные либо паровые горизонтальные многоходовые водоподогреватели.
7.2 Для систем горячего водоснабжения допускается применять емкостные водоподогреватели с использованием их в качестве баков-аккумуляторов горячей воды в системах горячего водоснабжения при условии соответствия их вместимости требуемой по расчету вместимости баков-аккумуляторов.
7.3 Для водоводяных подогревателей следует принимать противоточную схему потоков теплоносителей.
7.4 В пластинчатых теплообменниках нагреваемая вода должна проходить вдоль первой и последней пластин.
7.5 В горизонтальные секционные кожухотрубные водоподогреватели греющая вода из тепловой сети должна поступать: для водоподогревателей систем отопления - в трубки, в водоподогреватели систем горячего водоснабжения - в межтрубное пространство.
7.6 В пароводяных подогревателях пар должен поступать в межтрубное пространство.
7.7 Расчет поверхности нагрева водоводяных 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.
7.8 Определение поверхностей нагрева пластинчатых теплообменников производится предприятиями-изготовителями или проектными организациями при расчетных условиях для соответствующей нагрузки.
7.9 Методика теплового и гидравлического расчета горизонтальных секционных кожухотрубных водоподогревателей и пароводяных подогревателей приведена в СП 41-101-95 [1].
7.10 Определение расчетных параметров для определения поверхностей водоподогревателей и методики расчетов приведены в приложениях Д, Ж, К, Л.
7.11 Каждый пароводяной подогреватель должен быть оборудован конденсатоотводчиком или регулятором перелива для отвода конденсата, штуцерами с запорной арматурой для выпуска воздуха и спуска воды и предохранительным клапаном, предусматриваемым в соответствии с правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением [17].
7.12 Емкостные водоподогреватели должны быть оборудованы предохранительными клапанами, устанавливаемыми со стороны нагреваемой среды, а также воздушными и спускными устройствами.
Приложение 7. Тепловой и гидравлический расчет горизонтальных секционых кожухотрубных водо-водяных подогревателей
Горизонтальные секционные скоростные водоподогреватели по ГОСТ 27590 с трубной системой из прямых гладких или профилированных труб отличаются тем, что для устранения прогиба трубок устанавливаются двухсекторные опорные перегородки, представляющие собой часть трубной решетки. Такая конструкция опорных перегородок облегчает установку трубок и их замену в условиях эксплуатации, так как отверстия опорных перегородок расположены соосно с отверстиями трубных решеток.
Каждая опора установлена со смещением относительно друг друга на 60°, что повышает турбулизацию потока теплоносителя, проходящего по межтрубному пространству, и приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубок, а соответственно — возрастает теплосъем с 1 м 2 поверхности нагрева. Используются латунные трубки наружным диаметром 16 мм, толщиной стенки 1 мм по ГОСТ 21646 и ГОСТ 494.
Еще большее увеличение коэффициента теплопередачи достигается применением в трубном пучке вместо гладких латунных трубок профилированных, которые изготавливаются из тех же трубок путем выдавливания на них роликом поперечных или винтовых канавок, что приводит к турбулизации пристенного потока жидкости внутри трубок.
Водоподогреватели состоят из секций, которые соединяются между собой калачами по трубному пространству и патрубками — по межтрубному (рис. 1 — 4 настоящего приложения). Патрубки могут быть разъемными на фланцах или неразъемными сварными. В зависимости от конструкции водоподогреватели для систем горячего водоснабжения имеют следующие условные обозначения: для разъемной конструкции с гладкими трубками — РГ, с профилированными — РП; для сварной конструкции — соответственно СГ, СП (направление потоков теплообменивающихся сред приведено в п. 4.3 настоящего свода правил).
Пример условного обозначения водоподогревателя 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 х 4-1, О-РГ-5-УЗ ГОСТ 27590.
Технические характеристики водоподогревателей приведены в табл. 1, а номинальные габариты и присоединительные размеры — в табл. 2 настоящего приложения.
Схема движения теплоносителя в межтрубном пространстве подогревателя с опорами-турбулизаторами
Существующий подогреватель после 6 лет эксплуатации с опорами в виде полок
Рис. 1 Общий вид горизонтального секционного кожухотрубного водоподогревателя с опорами-турбулизаторами
Рис. 2 Конструктивные размеры водоподогревателя
1 - секция; 2 - калач; 3 - переход; 4 - блок опорных перегородок; 5 - трубки; 6 - пергородка опорная; 7 - кольцо; 8 - пруток;
Рис. 3 Калач соединительный
Рис.4 Переход
Таблица 1
1 Наружный диаметр трубок 16 мм, внутренний — 14 мм.
2 Тепловая производительность определена при скорости воды внутри трубок 1 м/с, равенстве расходов теплообменивающихся сред и температурном напоре 10 °С (температурный перепад по греющей воде 70—15 °С, нагреваемой — 5—60 °С).
3 Гидравлическое сопротивление в трубках не более 0,004 МПа для гладкой трубки и 0,008 МПа — для профилированной при длине секции 2 м и соответственно не более 0,006 МПа и 0,014 МПа при длине секции 4 м; в межтрубном пространстве гидравлическое сопротивление равно 0,007 МПа при длине секции 2 м и 0,009 МПа при длине секции 4 м.
4 Масса определена при рабочем давлении 1 МПа.
5 Тепловая производительность дана для сравнения с подогревателями других типоразмеров или типов.
Таблица 2
| Наружный | D | D1 | D2 | d | dH | H | h | L | L1 | L2 | L3 по рис. 4 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| диаметр корпуса | исполнение по рис. 3 | |||||||||||
| секции DH, мм | 1 | 3 | ||||||||||
| 57 | 160 | 45 | 145 | 145 | 45 | 200 | 100 | 2225;4225 | 133 | 146 | 70 | |
| 76 | 180 | 57 | 160 | 160 | 57 | 200 | 100 | 2265;4265 | 143 | 178 | 80 | |
| 89 | 195 | 76 | 180 | 180 | 76 | 240 | 120 | 2320;4320 | 170 | 217 | 85 | |
| 114 | 215 | 89 | 195 | 195 | 89 | 300 | 150 | 2350;4350 | 2000; | 210 | 250 | 90 |
| 168 | 280 | 114 | 215 | 245 | 133 | 400 | 200 | 2490;4490 | 4000 | 310 | 340 | 140 |
| 219 | 325 | 168 | 280 | 280 | 168 | 500 | 250 | 2610;4610 | 415 | 450 | 150 | |
| 273 | 390 | 219 | 335 | 335 | 219 | 600 | 300 | 2800;4800 | 512 | 600 | 190 | |
| 325 | 440 | 219 | 335 | 390 | 273 | 600 | 300 | 2800;4800 | 600 | 600 | 190 | |
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВОДОПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
1. Для выбора необходимого типоразмера водоподогревателя предварительно задаемся оптимальной скоростью нагреваемой воды в трубках равной WТР = 1 м/с, и исходя из двухпоточной компоновки каждой ступени определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя , м 2 , по формуле
В соответствии с полученной величиной f усл тр и по табл. 1 выбираем необходимый типоразмер водоподогревателя.
2. Для выбранного типоразмера водоподогревателя определяем фактические скорости воды в трубках и межтрубном пространстве каждого водоподогревателя при двухпоточной компоновке по формулам:
3. Коэффициент теплоотдачи a1 ,Вт/(м 2 , °С), от греющей воды к стенке трубки определяется по формуле
Эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м, определяется по формуле
Для выбранного типоразмера водоподогревателя dэкв принимается по табл. 1.
4. Коэффициент теплоотдачи a2, Вт/(м 2 , °С) от стенки трубки к нагреваемой воде определяется по формуле
5. Коэффициент теплопередачи водоподогревателя k, Вт/(м 2 ,°С), следует определять по формуле
где y — коэффициент эффективности теплообмена для гладкотрубных водоподогревателей с опорами в виде полок y = 0 95, для гладкотрубных с блоком опорных перегородок y = 1,2, для профилированных и с блоком опорных перегородок y = 1,65;
b — коэффициент учитывающий загрязнение поверхности труб в зависимости от химических свойств воды, принимается b = 0,8— 0,95.
6. При заданной величине расчетной производительности водоподогревателя Q sp h по полученным значениям коэффициента теплопередачи k и среднелогарифмической разности температур Dtср определяется необходимая поверхность нагрева водоподогревателя F по формуле (1) прил. 5.
7. Число секций водоподогревателя в одном потоке N, шт., исходя из двухпоточной компоновки определяется по формуле
Если величина N полученная по формуле (10) имеет дробную часть, составляющую более 0,2, число секций следует округлять в большую сторону.
8. Потери давления DР, кПа, в водоподогревателях следует определять по формулам:
для нагреваемой воды, проходящей в гладких трубках:
а) при длине секции 4 м
б) при длине секции 2 м
где j — коэффициент, учитывающий накипеобразование, принимается по опытным данным, при их отсутствии — следует принимать j = 2 . 3.
для нагреваемой воды, проходящей в профилированных трубках, в формулах (11) и (12) вводится повышающий коэффициент 3;
для греющей воды, проходящей в межтрубном пространстве:
Коэффициент В приведен в табл. 3
Таблица 3
| Наружный диаметр корпуса секции DН, мм | Значение коэффициента В | |
|---|---|---|
| при длине секции, м | ||
| 2 | 4 | |
| 57 | 25 | 30 |
| 76 | 25 | 30 |
| 89 | 25 | 30 |
| 114 | 18 | 25 |
| 168 | 11 | 25 |
| 219 | 11 | 20 |
| 273 | 11 | 20 |
| 325 | 11 | 20 |
ПРИМЕР РАСЧЕТА
ДЛЯ ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ СХЕМЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ВОДОПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ С ОГРАНИЧЕНИЕМ МАКСИМАЛЬНОГО РАСХОДА ВОДЫ ИЗ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ НА ВВОД И РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПОДАЧИ ТЕПЛОТЫ НА ОТОПЛЕНИЕ
Выбрать и рассчитать водоподогревательную установку для системы горячего водоснабжения центрального теплового пункта на 1516 условных квартир (заселенность — 3,5 чел на квартиру), оборудованную водоподогревателями, состоящими из секций кожухотрубного типа с трубной системой из прямых гладких трубок и блоками опорных перегородок по ГОСТ 27590.
Водоподогреватели присоединены к тепловой сети по двухступенчатой смешанной схеме с ограничением максимального расхода воды из тепловой сети на ввод.
Система отопления присоединена к тепловым сетям по зависимой схеме с автоматическим регулированием подачи теплоты.
Баки-аккумуляторы нагреваемой воды как в ЦТП, так и у потребителей отсутствуют исходные 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 t0 = -26°С:
- в подающем трубопроводе t1 = 150°С;
- в обратном трубопроводе t2 = 70°С;
- в точке излома графика температуры t¢H = 23°С:
- в подающем трубопроводе t¢1 = 80°С;
- в обратном трубопроводе t¢2 = 42°С.
3. Температура холодной водопроводной (нагреваемой) воды в отопительный период, поступающей в водоподогреватель I ступени, tc = 2°С (по данным эксплуатации).
4. Температура воды, поступающей в систему горячего водоснабжения на выходе из II ступени водоподогревателя th = 60 °С.
5. Максимальный тепловой поток на отопление потребителей, присоединенных к ЦТП, Qomax=5,82×106 Вт.
6. Расчетная тепловая производительность водоподогревателей Qh sp = 4,57× 106 Вт.
7. Максимальный расчетный секундный расход воды на горячее водоснабжение gh = 21,6 л/с.
1. Максимальный расход сетевой воды на отопление
2. Максимальный расход греющей воды на горячее водоснабжение
3. Для ограничения максимального расхода сетевой воды на ЦТП в качестве расчетного принимается больший из двух расходов, полученных по пп 1,2
4. Максимальный расход нагреваемой воды через I и II ступени водоподогревателя
5. Температура нагреваемой воды за водоподогревателем I ступени
6. Расчетная производительность водоподогревателя I ступени
7. Расчетная производительность водоподогревателя II ступени
8. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя II ступени tII2 и на входе в водоподогреватель I ступени tI1
9. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя I ступени
10. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для I ступени водоподогревателя
11. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для II ступени водоподогревателя
12. В соответствии с п. 1 настоящего приложения определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя при скорости воды в трубках Wтр= 1м/с и двухпоточной схеме включения
По табл. 1 настоящего приложения и полученной величине fуслтр подбираем тип водоподогревателя со следующими характеристиками:
fсек= 11,51 м 2 (при длине секции 4 м);
13. Скорость воды в трубках при двухпоточной компоновке
14. Скорость воды в межтрубном пространстве при двухпоточной компоновке
15. Расчет водоподогревателя I ступени:
а) средняя температура греющей воды
б) средняя температура нагреваемой воды
в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки
г) коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде
д) коэффициент теплопередачи при b = 0,9
Коэффициент y принят равным 1,2 для гладких трубок;
е) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя I ступени
ж) число секций водоподогревателя I ступени при длине секции 4 м
Принимаем 5 секций в одном потоке; действительная поверхность нагрева будет м 2 .
16. Расчет водоподогревателя II ступени:
а) средняя температура греющей воды
б) средняя температура нагреваемой воды
в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки
г) коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде
д) коэффициент теплопередачи при b = 0,9
е) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя II ступени
ж) число секций водоподогревателя II ступени
Принимаем 2 секции в одном потоке, действительная поверхность нагрева будет
FII = 11,51 ·2 · 2 = 46 м 2 .
В результате расчета получилось по 2 секции в каждом водоподогревателе II ступени и 5 — в каждом водоподогревателе I ступени суммарной поверхностью нагрева 161 м 2 .
17. Потери давления в водоподогревателях (7 последовательных секций в каждом потоке):
- для воды, проходящей в трубках (с учетом j = 2)
- для воды, проходящей в межтрубном пространстве
Коэффициент В принимается по табл. 3 настоящего приложения.
При применении водоподогревателя с профилированными трубками необходимое число секций в I ступени составит 3 секции, а во II — 2 секции в одном потоке. Потери давления по нагреваемой воде с коэффициентом j = 2 составляют 300 кПа.
В 1994 г. на московском заводе «Сатэкс» освоен выпуск кожухотрубных многоходовых водоподогревателей с I и II ступенями нагрева в одном корпусе (рис. 5), технические характеристики которых приведены в табл. 4 настоящего приложения. Тепловая производительность определена для условий, близких к реальным в системе теплоснабжения:
- для водоподогревателей горячего водоснабжения: температурный перепад по греющей воде 70 — 30°С, по нагреваемой — 5—60°С, максимальные потери давления по нагреваемой воде, направляемой по трубкам, — 27—36 кПа (ИТП - ЦТП);
- для водоподогревателей отопления: температурный перепад по греющей воде — 150—76°С, по нагреваемой, направляемой по межтрубному пространству, при применении в ИТП — 105 — 70°С и максимальной потере давления — 30 кПа; при применении в ЦТП —120—70°С и максимальной потере давления — 60 кПа (потери давления приняты везде для нового, чистого теплообменника).
Запас в поверхности нагрева принят 20 %.
В пересчете на расчетный режим работы по ГОСТ 27950—88Е (скорость воды в трубках 2 м/с) эти же установки ТМПО и ТМПГ, применяемые а ИТП, будут иметь характеристики, приведенные в табл. 5. При этом достигаются такие же коэффициенты теплопередачи, как и в пластинчатых водоподогревателях на максимальных скоростях теплоносителей.
С 1996 г. на том же заводе «Сатэкс» начат выпуск водоподогревателей установки полуразборной конструкции облегченного типа (рис. 6) для тепловых пунктов, размещаемых в подвале здания.
Рис. 5 Общий вид горизонтального многоходового кожухотрубного водоподогревателя
а - общий вид; б - разрез по секциям; 1 - вход холодной воды - I ступень; 2 - выход теплоносителя - I ступень; 3 - выход горячей воды - I ступень; 4 — выход горячей воды - II ступень; 5 - вход теплоносителя - I ступень, 6 - выход теплоносителя - II ступень; 7 - выход теплоносителя - II ступень; 8 - вход холодной воды - II ступень, в, г - конструктивные размеры: 1 - секции; 2 - соединительная камера межтрубного пространства; 3 - то же, трубного: 4 - трубная доска; 5 - шарнир;
В1 — холодная вода; В2 — горячая вода; В3 — циркуляционная линия горячего водоснабжения; Т1 — подающая теплосети; Т2 — выход греющей воды из II ступени; Т3 — вход греющей воды в I ступень; Т4 — обратная теплосети
Основные технические характеристики водоподогревателей блочног типа для ИТП (уставновка из 3 блоков)
| Условное обозначение | Диаметр секции D, | Размеры, мм | Масса, кг, одного блока | Поверхность нагрева, м 2 | Расчетный тепловой поток, кВт, при | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| при заказе | мм´кол.секц. | d1 | d2 | H | H1 | h | h1 | h2 | I | I1 | I2 | I3 | I4 | b | b1 | всего подогревателя | WТР= 1м/с, DtСР= 10 °С | |
| ПВ 57х2-1,0-БП-6-УЗ | 57х6 | 45 | 38 | 276 | 828 | 87 | 189 | 552 | 100 | 84 | 160 | 238 | 34 | 160 | 260 | 60× 3 | ||
Таблица 4. Технические характеристики горизонтальных многоходовых, кожухотрубных водоподогревателей с профилированной трубкой для систем отопления и горячего водоснабжения
Таблица 5. Технические характеристики многоходовых водоподогревателей с профилированной трубкой при расчетном режиме работы (WТР = 2 м/с)
| Обозначение | Поверхность | Масса, кг | Тепловая мощность, | Коэффициент | Потери давления, кПа, по | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| нагрева, м 2 | кВт | теплопередачи, Вт(м 2 · °С) | трубкам | межтрубному пространству | ||
| ТМПО 76х2-1,0-5-УЗ | 3,25 | 350 | 550 | 10520 | 122 | 180 |
| ТМПО 89х2-1,0-5-УЗ | 4,65 | 500 | 760 | 10240 | 119 | 180 |
| ТМПО114х2-1,0-5-УЗ | 8,95 | 700 | 1415 | 11520 | 125 | 190 |
| ТМПО168х2-1,0-5-УЗ | 17,45 | 1020 | 2900 | 10310 | 116 | 180 |
| ТМПГ 76х2-1,0-7-УЗ | 4,55 | 400 | 400 | 6180 | 170 | 100 |
| ТМПГ 89х2-1,0-7-УЗ | 6,51 | 560 | 560 | 6200 | 170 | 105 |
| ТМПГ 114х2-1,0-7-УЗ | 12,53 | 760 | 1080 | 6860 | 170 | 160 |
| ТМПГ 168х2-1,0-7-УЗ | 24,43 | 1140 | 2100 | 6100 | 170 | 100 |
25 Апреля 2014 г.
© 2007–2021 «ГК «Газовик». Все права защищены.
Использование материалов сайта без разрешения владельца запрещено и будет преследоваться по закону.
Приложение Ж (рекомендуемое). Методика определения параметров для расчета водоподогревателей отопления
Ж.1. Расчет поверхности нагрева водоподогревателей отопления F, м 2 , проводится при температуре воды в тепловой сети, соответствующей расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, и на расчетную производительность Qo sp , в соответствии с техническим заданием и исходными данными.
Ж.2. Температуру нагреваемой воды следует принимать:
- на входе в водоподогреватель τ2, - равной температуре воды в обратном трубопроводе системы отопления для ИТП или температуре смеси воды после систем отопления с различными температурными графиками для ЦТП при температуре наружного воздуха t0;
- на выходе из водоподогревателя τ01 - равной температуре воды в подающем трубопроводе тепловых сетей за ЦТП или в подающем трубопроводе системы отопления при установке водоподогревателя в ИТП при температуре наружного воздуха t0;
Примечание - При независимом присоединении систем отопления и вентиляции через общий водоподогреватель температуру нагреваемой воды в обратном трубопроводе на входе в водоподогреватель следует определять с учетом температуры воды после присоединения трубопровода системы вентиляции. При расходе теплоты на вентиляцию не более 15 % суммарного максимального часового расхода теплоты на отопление допускается температуру нагреваемой воды перед водоподогревателем принимать равной температуре воды в обратном трубопроводе системы отопления.
Ж.3. Температуру греющей воды следует принимать:
- на входе в водоподогреватель - равной температуре воды в подающем трубопроводе тепловой сети на вводе в тепловой пункт τ1, при температуре наружного воздуха t0,
- на выходе из водоподогревателя τ02, - на 5-10°С выше температуры воды в обратном трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха t0;
Ж.4. Расчетные расходы воды Gdo и Gomax, кг/ч, для расчета водоподогревателей систем отопления следует определять по формулам:
- нагреваемой воды
При независимом присоединении систем отопления и вентиляции через общий водоподогреватель расчетные расходы воды Gdo и Gomax, кг/ч, следует определять по формулам:
- нагреваемой воды
где Qomax, Qvmax - соответственно максимальные тепловые потоки на отопление и вентиляцию, Вт.
© 2007–2021 «ГК «Газовик». Все права защищены.
Использование материалов сайта без разрешения владельца запрещено и будет преследоваться по закону.
Приложение 3. Методика определения параметров для расчета водоподогревателей отопления
1. Расчет поверхности нагрева водоподогревателей отопления F, м 2 , проводится при температуре воды в тепловой сети, соответствующей расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, и на расчетную производительность , определенную по прил. 2 , по формуле Qo sp
2. Температуру нагреваемой воды следует принимать:
- на входе в водоподогреватель t2, — равной температуре воды в обратном трубопроводе систем отопления при температуре наружного воздуха t0;
- на выходе из водоподогревателя t01 — равной температуре воды в подающем трубопроводе тепловых сетей за ЦТП или в подающем трубопроводе системы отопления при установке водоподогревателя в ИТП при температуре наружного воздуха t0;
Примечание — При независимом присоединении систем отопления и вентиляции через общий водоподогреватель температуру нагреваемой воды в обратном трубопроводе на входе в водоподогреватель следует определять с учетом температуры воды после при соединения трубопровода системы вентиляции. При расходе теплоты на вентиляцию не более 15 % суммарного максимального часового расхода теплоты на отопление допускается температуру нагреваемой воды перед водоподогревателем принимать равной температуре воды в обратном трубопроводе системы отопления.
3. Температуру греющей воды следует принимать:
- на входе в водоподогреватель — равной температуре воды в подающем трубопроводе тепловой сети на вводе в тепловой пункт t1, при температуре наружного воздуха t0,
- на выходе из водоподогревателя t02, — на 5—10°С выше температуры воды в обратном трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха t0;
4. Расчетные расходы воды Gdo и Gomax, кг/ч, для расчета водоподогревателей систем отопления следует определять по формулам:
При независимом присоединении систем отопления и вентиляции через общий водоподогреватель расчетные расходы воды Gdo и Gomax, кг/ч, следует определять по формулам:
где Qomax, Qnmax — соответственно максимальные тепловые потоки на отопление и вентиляцию, Вт.
5. Температурный напор Dtср, °С. водоподогревателя отопления определяется по формуле
6. Коэффициент теплопередачи в зависимости от конструкции водоподогревателя следует определять по прил. 7—9.
25 Апреля 2014 г.
© 2007–2021 «ГК «Газовик». Все права защищены.
Использование материалов сайта без разрешения владельца запрещено и будет преследоваться по закону.
Тепловой и гидравлический расчет подогревателя отопления
Расчетную тепловую производительность подогревателя Q, Вт следует принимать по расчетным тепловым потокам на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение (по ведомости тепловых нагрузок):
где расчетный (максимальный) тепловой поток на отопление микрорайона, равный 7,5 МВт;
- то же на вентиляцию микрорайона, равный 0 МВт;
- то же на горячее водоснабжение микрорайона, равный 9 МВт.
Q = 7,5 + 0 + 9 = 16,5 МВт.
Расчет поверхности нагрева подогревателей отопления F,м 2 проводиться при температуре воды в тепловой сети, соответствующей расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления и на расчетную производительность , по формуле
где Q – расчетная тепловая производительность подогревателя отопления, равная 16500000 Вт;
К – коэффициент теплопередачи, определяемый по формуле (27), Вт/(м 2 ·ºС);
Расчетные расходы воды кг/ч при независимом присоединении сетей микрорайона через общий водоподогреватель следует определять по формулам:
а) греющей воды
(19)
б) нагреваемой воды
где Q – расчетная тепловая производительность подогревателя отопления, равная 16500000 Вт;
с – теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/кг·гр.
Температурный напор подогревателя определяется по формуле
Коэффициент теплопередачи К следует определять по приложению 7[6].
Для выбора необходимого типоразмера водоподогревателя предварительно задаемся оптимальной скоростью греющей воды в трубах, равной Wтр =1 м/с, и
исходя из двухпоточной компоновки каждой ступени определяем необходимое
где GГР – расход греющей воды, определенный по формуле (19) и равный 189021 кг/ч;
WТР – оптимальная скорость воды в трубках, принятая 1 м/с;
По таблице 1 приложения 7 [6] выбираем типоразмер водоподогревателя:
а) наружный диаметр корпуса секции Дн = 325мм;
б) число трубок в секции – 151 шт;
г) эквивалентный диаметр межтрубного пространства dэкв = 0,0208 м;
д) поверхность нагрева одной секции при длине 4м fсекц = 28,49 м 2
е) площадь сечения трубок fтр = 0,02325 м 2 ;
ж) внутренний диаметр трубок dвн = 0,014м.
Для выбранного типоразмера подогревателя определяем фактические скорости воды в трубках WТР и межтрубном пространстве WМТР каждого подогревателя при двухпоточной компоновке по формулам
где GГР – тоже что в формуле (22);
fтр – площадь сечения трубок, равная 0,02325 м 2 ;
где GНАГР – расход нагреваемой воды, определенный по формуле (18), кг/ч;
где tCP гр – средняя температура греющей воды, равная 112,5 º С;
WТР – скорость воды в трубном пространстве, определенная по формуле (23), м/с;
dВН – внутренний диаметр трубок, равный 0,014м.
где tСР н – средняя температура нагреваемой воды, равная 100 º С;
WМТР – скорость воды в межтрубном пространстве, определенная по формуле (22), м/с;
dЭКВ – эквивалентный диаметр межтрубного пространства, равный 0,0208 м.
Коэффициент теплопередачи подогревателя К, Вт/(м 2 ·°С), следует определять по формуле
Определяем расчетную поверхность нагрева подогревателя по (16)
Число секций подогревателя в одном потоке N шт., исходя из двухпоточной компоновки
где fсекц – поверхность нагрева одной секции при длине 4м, равная 28,49 м 2 .
где, В – коэффициент, принимаемый по таблице 3 приложения 7 [6], равный 20.
Для греющей воды
qо- расчетный расход теплофикационной воды на подогреватель, кг/с, определяемый по формуле (31).
где Qomax, Qvmax, Qhmax – максимальные тепловые потоки (нагрузки) на отопление, вентиляцию и ГВС, то же что в формулах (8,9,10), Вт;
Следовательно, конструкция подогревателя отопления предусматривает установку в каждом из двух потоков по 10 секций кожухотрубных теплообменников с диаметром корпуса 325 мм, длинной секции 4м. Это самый большой типоразмер секций. В секции иметься 151 латунная трубка внутренним диаметром 14 мм, толщиной стенки 1мм.
Марка подогревателя отопления ПВ 325 х4-1,0-РГ-10-УЗ.
Площадь нагрева F = 540 м 2 .
1.8.1 Расчет пластинчатого подогревателя отопления (вариант 2)
Задачей данного подраздела является выбор и расчет водоподогревательной установки пластинчатого теплообменника, собранную из пластин 0,5Пр для независимого присоединения сетей микрорайона, того же ЦТП, что в расчете кожухотрубного секционного водоподогревателя (1 вариант). Следовательно, исходные данные, величины расходов и температуры теплоносителей принимаются такие же, как в предыдущем варианте.
Соотношение ходов не превышает 2, следовательно, принимается симметричная компоновка теплообменника.
По оптимальной скорости нагреваемой воды (Wопт = 0,4 м/с ) определяем число каналов по нагреваемой воде в каждом из двух подогревателях при двухпоточной компоновке и вводе сред в неподвижную плиту
WОПТ – оптимальная скорость воды в межпластинном канале, равная 0,4 м/с;
GН – расход нагреваемой воды, определенный по формуле (18), кг/ч;
Общее живое сечение каналов в пакете по ходу греющей и нагреваемой воды определяем по формуле
Фактические скорости греющей и нагреваемой воды, м/с
где GГР – тоже, что в формуле (22);
где GН – расход нагреваемой воды, определенный по формуле (18), кг/ч;
- плотность воды, равная 1000 кг/м 3 .
где А – коэффициент, равный 0,492;
WГР – скорость греющей воды в канале, равная 0,31 м/с.
Коэффициент теплоотдачи от стенки пластины к нагреваемой воде
где А – коэффициент, равный 0,492;
WН – скорость нагреваемой воды в канале, равная 0,4 м/с.
Требуемая поверхность нагрева водоподогревателя (каждого) опрееляется по формуле (16)
Количество ходов(пакетов) в левой и правой частях теплообменника определяем по формуле
где fпл – площадь поверхности нагрева одной пластины, равная 0,5 м 2 ;
m – величина, определенная по формуле (32).
Принимаем 4 хода.
Действительная поверхность нагрева подогревателя отопления определяем по формуле
где m – величина, определенная по формуле (32);
fпл – площадь поверхности нагрева одной пластины, равная 0,5 м 2 .
Для нагреваемой воды
Б - коэффициент, равный 3;
WН – скорость нагреваемой воды в канале, равная 0,4 м/с;
Х – количество ходов, определенных по формуле (36);
tСР н – средняя температура нагреваемой воды, равная 100 ºС.
Для греющей воды
где WГ – скорость греющей воды в канале, равная 0,31 м/с;
tCP гр – средняя температура греющей воды, равная 112,5 ºС;
Б - коэффициент, равный 3;
Х – количество ходов, определенных по формуле (36).
В результате расчета в качестве водоподогревателя отопления (2 вариант) принимаем два теплообменника (оба рабочие) полуразборной конструкции РС с пластинами типа 0,5 пр, толщиной 1 мм, из стали 12*18 Н10Т (исполнение 01), на трех опорной раме с промежуточной плитой (исполнение 3к) с уплотнительными прокладками из резины марки 51-3042 (условное обозначение 12), поверхностного нагрева 239,5 м 2 .
Условное обозначение теплообменника отопления ПР 0,5 рс-1-239,5-3к-0,1-12
Схема компоновки пластин
Пластинчатые теплообменные аппараты со сдвоенными пластинами типа РС (полуразборные) благодаря замене резиновых уплотнителей по стороне одной из рабочих сред сварными соединением пластин попарно в герметический канал (секцию) с успехом заменяет традиционные кожухотрубные и трубчатые теплообменники. Сварные каналы можно очищать от загрязнений только химической промывкой. Разборные каналы уплотнены резиновыми прокладками, что обеспечивает доступ для механической очистки каналов от загрязнений. Марка резины уплотнительных прокладок выбирается в зависимости от температуры среды.
Разборные каналы допускают давлением в них до 1мПа, сварные до 1,6 мПа. Температура рабочих сред от -20 ° С до + 200°С.
В зависимости от площади поверхности теплообменного аппарата полуразборные пластинчатые подогреватели изготавливают в двух исполнениях 2к – на двухопорной раме (F=31,5-140 м 2 ); 3к - на трехопорной раме с промежуточной плитой (F=160-320 м 2 ).
На центральной неподвижной плите расположены 4 основных штуцера для теплоносителей что позволяет производить разборку и сварку пластин, не отсоединяя трубопроводов от аппарата.
Размеры принятого в дипломном проекте пластинчатого подогревателя отопления 2370*650*1860, общий вид его приведен на рисунке 5.
ПОДБОР ВОДОПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ
В тепловых пунктах для нагрева водопроводной воды следует применять водяные горизонтальные секционные кожухотрубные или пластинчатые водоподогреватели. В качестве кожухотрубных секционных водоподогревателей рекомендуется применять водо-водяные подогреватели по ГОСТ 27590, состоящие из секций кожухотрубного типа с блоком опорных перегородок для теплоносителя давлением до 1,6 МПа и температурой до 150 . В качестве пластинчатых рекомендуется применять водоподогреватели по ГОСТ 15518, а также водоподогреватели зарубежных фирм: Альфа-Лаваль, СВЕП, AVP, Цететерм и др. Для систем горячего водоснабжения допускается применять емкостные водоподогреватели с одновременным использованием их в качестве баков-аккумуляторов горячей воды.
Для водоводяных подогревателей следует принимать противоточную схему потоков теплоносителей. В кожухотрубных водоподогревателях систем горячего водоснабжения греющая (сетевая) вода должна поступать в межтрубное пространство, нагреваемая (водопроводная) вода – в трубки.
В пластинчатых теплообменниках нагреваемая вода должна проходить вдоль первой и последней пластин. Для систем горячего водоснабжения горизонтальные секционные кожухотрубные водоподогреватели должны применяться с латунными трубками. Для пластинчатых теплообменников должны применяться пластины из нержавеющей стали.
Схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения выбирается в зависимости от соотношения максимального потока теплоты на горячее водоснабжение и максимального потока теплоты на отопление :
при значениях – одноступенчатая параллельная схема (рис. 18.1 прил. 18);
при значениях – двухступенчатые смешанная (рис. 18.2, 18.3 прил. 18) или последовательная схемы;
при значениях – одноступенчатая предвключенная схема (при закрытой схеме теплоснабжения).
Расчет поверхности нагрева водоводяных подогревателей для систем горячего водоснабжения производится при температуре воды в подающем трубопроводе тепловой сети, соответствующей точке излома графика температуры воды или при минимальной температуре воды, если отсутствует излом графика температур.
Технические характеристики водоподогревателей и элементы их конструкций для систем горячего водоснабжения приведены в [3], в прил. 9, 10, а также в каталогах фирм-производителей. Примеры теплового и гидравлического расчетов различных типов водоподогревателей приведены в литературе [3, 5], а также на с. 59–77.
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)
Максимальный тепловой поток на отопление микрорайона по формуле (5.2)
Соотношение тепловых потоков записывается в виде следующего соотношения (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,
Максимальный расход греющей воды на горячее водоснабжение, кг/ч,
При ограничении максимального расхода сетевой воды на ЦТП в качестве расчетного принимается больший из двух расходов, полученных
Температура нагреваемой воды за водоподогревателем ступени, °С,
Расчетная производительность водоподогревателя I ступени, Вт,
Расчетная производительность водоподогревателя II ступени,
Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя II ступени и на входе в водоподогреватель I ступени , °С,
Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя I ступени , °С,
Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для I ступени водоподогревателя, °С
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 WТР = 1 м/с, и исходя из двухпоточной компоновки каждой ступени определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя , м 2 , по формуле
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:
Тепловой расчет водоподогревателя I ступени
а) средняя температура греющей воды, °С,
б) средняя температура нагреваемой воды, °С,
Коэффициент теплоотдачи a1 ,Вт/(м 2 , °С), от греющей воды к стенке трубки определяется по формуле
Эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м, определяется по формуле
Для выбранного типоразмера водоподогревателя dэкв принимается по табл. 1.
Коэффициент теплоотдачи a2, Вт/(м 2 , °С) от стенки трубки к нагреваемой воде определяется по формуле
Коэффициент теплопередачи водоподогревателя k, Вт/(м 2 ,°С), следует определять по формуле
где y — коэффициент эффективности теплообмена для гладкотрубных водоподогревателей с опорами в виде полок y = 0 95, для гладкотрубных с блоком опорных перегородок y = 1,2, для профилированных и с блоком опорных перегородок y = 1,65;
b — коэффициент учитывающий загрязнение поверхности труб в зависимости от химических свойств воды, принимается b = 0,8— 0,95.
Определяем поверхность нагрева подогревателя горячего водоснабжения первой ступени при заданной теплопроизводительности .
Число секций водоподогревателя в одном потоке N, шт., исходя из двухпоточной компоновки определяется по формуле
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 DР, кПа, в водоподогревателях следует определять по формулам:
для нагреваемой воды, проходящей в гладких трубках:
а) при длине секции 4 м
б) при длине секции 2 м
где j — коэффициент, учитывающий накипеобразование, принимается по опытным данным, при их отсутствии — следует принимать j = 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:
20. Расчет водоподогревателя II ступени
а) средняя температура греющей воды (формула (5.24))
б) средняя температура нагреваемой воды (формула (5.25))
в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки (формула (5.26))
г) коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде (формула (5.27))
д) коэффициент теплопередачи водонагревателя второй ступени при b = 0,9 и Y = 1,21 (формула (5.28))
е) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя II ступени, м 2 (формула (5.29))
Число секций водоподогревателя II ступени (формула (5.30))
Потери давления в водоподогревателях :
для воды, проходящей в трубках, при j = 2 по формуле
где = 7,23 л/с – максимальный расчетный секундный расход воды на горячее водоснабжение (для одного потока);
Читайте также: