Проектирование тепловых пунктов

Расход греющей воды, кг/ч

ІІ ступень двухступенчатой схемы

Расчетная тепловая производитель­ность

ІІ ступени водоподогревателя

Температура нагреваемой воды, °С, на входе в водоподогреватель

С баками-аккамуляторами

Без баков-аккамуляторов

То же, на выходе из водоподогре­вателя

Температура греющей воды, °С, на входе в водоподогреватель

То же, на выходе из водоподогре­вателя

Расход нагреваемой воды, кг/ч

Без баков-аккумуляторов

С баками-аккумуляторами при отсутствии циркуляции

С баками-аккумуляторами

При наличии циркуляции

Расход греющей воды, кг/ч

Примечания

1 При независимом присоединении систем отопления вместо ¢₂ следует принимать ¢₀₂ .

2 Величина недогрева в І ступени  , °С, принимается: с баками-аккумуляторами  = 5 °С, при отсутствии

баков-аккумуляторов  = 10 °С.

3 При определении расчетного расхода греющей воды для І ступени водоподогревателя расход воды от

систем вентиляции не учитывается.

4 Температуру нагреваемой воды на выходе из подогревателя t_h в ЦТП и в ИТП следует принимать равной 60 °С, а в f а ЦТП с вакуумной деаэрацией —t_h = 65 °С.

5 Величина теплового потока на отопление в точке излома графика температур Q'₀ определяется по

формуле

ПРИЛОЖЕНИЕ7

ТЕПЛОВОЙ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СЕКЦИОННЫХ 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 м² 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 приводят 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, 0-РГ-5-УЗ ГОСТ 27590.

Технические характеристики водоподогревателей приведены в табл. 1, а номинальные габа­риты и присоединительные размеры — в табл. 2 настоящего приложения.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВОДОПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

1. Для выбора необходимого типоразмера водоподогревателя предварительно задаемся

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

Технические характеристики водоподогреветелей по ГОСТ 27590

Наружный диаметр кор­пуса секции D_H, м

Число трубок в секции n, шт,

Площадь сечений межтруб-

ного про- странства f_мтр, м²

Площадь се­чения трубок f_ТР, м²

Эквивалентный диаметр меж-трубного про­странства d_ЭКВ, м

Поверх­ность на­грева одной секции f_СЕК, м², при длине, м

Тепловая производитель­ность Q^SP_СЕК, кВт, секции длиной, м

Масса, кг

Система из труб

секции длиной, м

калача, исполнение

перехода

гладких (ис­полнение 1 )

профилиро­ванных (ис­полнение 2)

2

4

2

4

2

4

2

4

1

3

1

2

57

4

0,00116

0,00062

0,0129

0,37

0,75

8

18

10

23

23,5

37,0

8,6

7,9

5,5

3,8

76

7

0,00233

0,00108

0,0164

0,65

1,32

12

25

15

35

32,5

52,4

10,9

10,4

6,8

4,7

89

10

0,00327

0,00154

0,0172

0,93

1,88

18

40

20

50

40,0

64,2

13,2

12,0

8,2

5,4

114

19

0,005

0,00293

0,0155

1,79

3,58

40

85

50

110

58,0

97,1

17,7

17,2

10,5

7,3

168

37

0,0122

0,00570

0,019

3,49

6,98

70

145

90

195

113,0

193,8

32,8

32,8

17,4

13,4

219

61

0,02139

0,00939

0,0224

5,75

11,51

114

235

150

315

173,0

301,3

54,3

52,7

26,0

19,3

273

109

0,03077

0,01679

0,0191

10,28

20,56

235

475

315

635

262,0

461,7

81,4

90,4

35,0

26,6

325

151

0,04464

0,02325

0,0208

14,24

28,49

300

630

400

840

338,0

594,4

97,3

113,0

43,0

34,5

Примечания

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

Номинальные габариты и присоединительные размеры водподогревателей , мм

Наружный диаметр корпуса секции D_H, мм

D

D₁

D₂

d

d_H

H

h

L

L₁

L₂

L₃ по рис. 4

исполнение по рис. 3

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

176

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

оптимальной скоростью нагреваемой воды в трубках равной W_ТР = 1 м/с, и исходя из двухпо­точной компоновки каждой ступени определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя f^усл_ТР, м², по формуле

(1)

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:

(2)

(3)

3. Коэффициент теплоотдачи а₁ ,Вт/(м², °С), от греющей воды к стенке трубки определяется по формуле

(4)

где (5)

Эквивалентный диаметр межтрубного про­странства, м, определяется по формуле

(6)

Для выбранного типоразмера водоподогре­вателя d_экв принимается по табл. 1.

4. Коэффициент теплоотдачи а₂, Вт/(м², С) от стенки трубки к нагреваемой воде определя­ется по формуле

(7)

где (8)

5. Коэффициент теплопередачи водоподо­гревателя к, Вт/(м²,°С), следует определять по формуле

(9)

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.

6. При заданной величине расчетной производительности водоподогревателя Q^SP_h по полу­ченным значениям коэффициента теплопереда­чи k и среднелогарифмической разности темпе­ратур t 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

(10)

Если величина N полученная по формуле (10) 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

(11)

б) при длине секции 2 м

(12)

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

(13)

Коэффициент В приведен в табл. 3

Таблица 3

Наружный диаметр

Значение коэффициента В

корпу­са секции D_Н, мм

при длине секции, м

2

4

57

25

30

76

25

30

89

25

30

114

18

25

168

11

25

219

11

24

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 ₁ = 150 °С;

в обратном трубопроводе ₂ = 70 °С;

в точке излома графика температуры t¢_H = 23 °С:

в подающем трубопроводе ¢₁ = 80 °С;

в обратном трубопроводе ¢₂ = 42 °С.

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

4. Температура воды, поступающей в систе­му горячего водоснабжения на выходе из II сту­пени водоподогревателя t_h = 60 °С.

5. Максимальный тепловой поток на отоп­ление потребителей, присоединенных к ЦТП, Q_omax=5,82×10⁶ Вт.

6. Расчетная тепловая производительность водоподогревателей Q^SP_h = 4,57× 10⁶ Вт.

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

Порядок расчета:

1. Максимальный расход сетевой воды на отопление

кг/ч.

2. Максимальный расход греющей воды на горячее водоснабжение

кг/ч.

3. Для ограничения максимального расхода сетевой воды на ЦТП в качестве расчетного при­нимается больший из двух расходов, получен­ных по пп 1,2