Розрахунок підігрівачів систем гвп
В системах гарячого водопостачання закритих систем теплопостачання використовують кожухотрубні та пластинчаті поверхневі теплообмінники.
Рис.13.1. Кожухотрубний нагрівач.
В теплообмінних системах ГВП гріючий теплоносій рухається в міжтрубному просторі. В теплообмінниках системи опалення навпаки. В пластинчатих теплообмінниках металеві пластини омиваються з різних сторін гріючим та нагріваємим теплоносієм.
Рис 13.2. Зовнішній вигляд пластинчастих теплообмінників.
Рис 13.3. Структура пластинчастого теплообмінника.
Вихідні дані для розрахунку систем ГВП.
1.Тепловий потік на опалення
будівлі
,
Вт.
2. Тепловий потік на гаряче
водопостачання будівлі
,
Вт.
3.Температура мережної води
в подавальному та зворотному трубопроводі
при розрахунках температури зовнішнього
повітря на опалення,
;
,
.
4.Розрахунок температури води
в точці злому температурного графікам,
;
,
.
5.Температура водопровідної води на вході та виході з підігрівача, ; , .
Рис 13.4. Двоступенева змішана схема підключення підігрівачів системи гарячого водопостачання.
Розрахунок:
1.Максимальна витрата води на опалення:
( 13.1. )
2.Максимальна витрата води на другий ступінь підігрівача:
( 13.2. )
Вибір підігрівача здійснюється для мінімальної температури мережної води в подавальному трубопроводі яка спостерігається при .
3.Максимальна витрата води на І ступінь підігрівача:
=
+
( 13.3. )
Розрахунок І ступеня.
1.Кількість теплоти, яка витрачається на нагрівання води в І ступені:
=
.
( 13.4. )
2.Температура мережної води після І ступеня підігрівача:
;
( 13.5. )
3.Визначети середній логарифмічний температурний напір в І ступені підігрівання.
Рис 13.5. Зміна температури теплоносіїв в першому ступені підігрівача системи гарячого водопостачання.
,
(
13.6. )
де
,
- більша та менша різниця температури
між гріючим і нагріваємим теплоносієм
в теплообміннику, які визначають за
формулами:
;
(
13.7. )
.
(
13.8. )
Якщо відношення
то
4.Середня температура гріючого теплоносія
+
)/2;
(
13.9. )
та середня температура нагріваємого теплоносія
+
)/2.
(
13.10. )
5.Задаємось швидкістю
водопровідної води
в трубках (
=1м/с)
та визначаємо площу трубок за формулою:
,
( 13.11. )
де
- максимальна витрата води на гаряче
водопостачання, м
/год.
6.Вибираємо підігрівач за
значенням
та уточнюємо швидкість води в трубках:
.
( 13.12.
)
7.Визначаємо швидкість мережної води в між трубному просторі:
,
(
13.13. )
де
- площа міжтрубного простору .
8.Визначаємо еквівалентний діаметр міжтрубного простору:
,
( 13.14. )
де
- внутрішній діаметр кожуха підігрівача;
-
кількість латунних трубок, які розташовані
в корпусі підігрівача;
- зовнішній діаметр латунних трубок, по
яким рухається нагріваємий теплоносій.
Рис 13.6 Переріз секції підігрівача системи ГВП.
9.Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі від гріючого теплоносія до поверхні латунних трубок за імперичною формулою:
.
(
13.15. )
10.Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі від поверхні латунних трубок до нагріваємого теплоносія.
,
(
13.16. )
де
- швидкість в трубках;
-
внутрішній діаметр латунних трубок
=14мм,
а товщина стінки 1мм;
- середня температура нагрівання
теплоносія.
11.Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі від гріючої мережної води до нагріваємої водопровідної води:
,
( 13.17. )
де
- конструктивний коефіцієнт;
- термічний опір тепловіддачі від
мережної води до стінок латунної трубки;
- термічний опір тепловіддачі від стінок
латунних трубок до нагріваємої води;
- термічний опір стінки латунної трубки
(може враховувати шар накипу на латунних
трубках);
- товщина стінки латунної трубки;
- коефіцієнт теплопровідності латуні.
12.Визначаємо площу поверхні теплообміну між гріючим та нагріваємим теплоносієм:
,
(
13.18. )
де
- теплова потужність першого або другого
ступеня підігрівача;
- коефіцієнт теплопередачі;
- середній логарифмічний температурний
напір між гріючим і нагріваємим
теплоносієм.
13.Визначаєм кількість секцій підігрівача:
,
(
13.19. )
де
- площа поверхні нагріву секції.
Якщо кількість секцій більше ніж 0,15 округлення здійснюється в більшу сторону.
Розрахунок ІІ ступеня підігрівача.
Якщо в І-му ступені водопровідна
вода нагрівається від
до
мережною
водою після системи опалення та після
ІІ-го ступеня підігрівача
то в ІІ-му ступені водопровідна вода
догрівається від
до
мережною водою з подавального трубопроводу
мінімальна температура якої приймається
за розрахункову та
.
Рис 13.7. Зміна температури теплоносіїв в другому ступені підігрівача системи гарячого водопостачання.
1.Визначаємо теплову потужність ІІ-го ступеня підігрівача:
,
( 13.20.
)
де
=
.
2.Визначаємо більшу та меншу різницю температур в другому ступені підігрівача:
,
(
13.21. )
.
Та визначаємо середній логарифмічний напір (або середній арифметичний).
3.Визначаємо середню температуру мережної води та середню температуру водопровідної води:
(
13.22. )
4.В другому ступені підігрівання приймаємо тип підігрівача аналогічний прийнятому в першому ступені. Витрата водопровідної води, яка проходить в трубках, практично не змінюється тому її швидкість залишається такою, як в першому ступені. Витрата мережної води в між трубному просторі значно зменшується в порівнянні з першим ступенем та потребує перерахунку.
Для ефективної роботи підігрівачів потрібно намагатись щоб швидкість та коефіцієнт тепловіддачі мережної води були приблизно однакові. Коефіцієнт теплопередачі К завжди менше ніж менше значення коефіцієнта тепловіддачі . Тому для збільшення коефіцієнта теплопередачі потрібно збільшувати обидва коефіцієнти . Подальший розрахунок ІІ-го ступеня здійснюється аналогічно розрахунку І-го ступеня.
