Расчет горячего водоснабжения

1. Определение тепловых нагрузок микрорайона на отопление, вентиляцию, ГВС

2. Выбор схемы включения подогревателя ГСВ к тепловой сети и температурного графика ЦКР

3. Тепловой гидравлический расчет кожухотрубного подогревателя

4. Расчет двухступенчатой последовательной схемы присоединения водоподогревателей ГВС

5. Тепловой и гидравлический расчет пластинчатых водоподогревателей ГВС Список использованных источников

В данной работе рассчитаны тепловые нагрузки микрорайона на отопление и ГСВ, выбрана схема включения подогревателей ГСВ, выполнен тепловой и гидравлический расчет двух вариантов теплообменников. Рассматриваться будут только жилые здания однотипные, 5−10 этажные. Система теплоносителя закрытая, 4-х трубная с установкой подогревателя ГСВ в ЦТП. Все расчеты ведутся по укрупненным показателям. Принимаем жилые здания без вентиляции.

Расчетно-графическая работа выполняется в соответствии с действующими стандартными нормами и правилами, тех. условиями и основными положениями по проектированию, монтажу и эксплуатации систем теплоснабжения жилых зданий.

1. Определение тепловых нагрузок микрорайона на отопление, вентиляцию, ГВС.

Максимальный тепловой поток на отопление жилых зданий микрорайона:

(1)

где — укрупненный показатель максимального теплового потока для мІ;

А — общая площадь жилого здания, мІ;

— коэффициент учит-ий тепловой поток на отопление жилых зданий (доля жилых зданий)

=80 Вт/мІ Астрахань А= 16 400 мІ - по заданию

= 0, т.к. рассматриваются только жилые здания.

Вт.

Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение

(2)

где — коэффициент часовой неравномерности расхода числа на ГСВ

— укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение, равный 376 Вт/мл;

U — число жителей в микрорайоне, по заданию, равно 560 чел;

— 2,4

= 376 Вт/мл;

U =560 чел

Вт Тепловые нагрузки на вентиляцию для жилого здания равны нулю.

2. Выбор схемы включения подогревателя ГСВ к тепловой сети и температурного графика ЦКР

Выбор схемы подключения подогревателя

(3)

где — из формулы (2)

— из формулы (1)

При принимают двухступенчатую схему, при принимают одноступенчатую параллельную схему Для жилого здания рекомендуется двухступенчатая схема, даже если по расчетам получается одноступенчатая Вывод: подогреватель один, следовательно один общий подогреватель размещенный в ЦТП подключен по 2-х ступенчатой схеме.

Согласно заданию ЦКР отпуска тепла проводится по отопительному бытовому графику 130/70⁰С, поэтому параметры точки излома, которые являются расчетными известны и составляют;

температура воды в падающем трубопроводе в «точке излом» ,

— температура воды приблизительно в обратном трубопроводе в «точке излома», при расчетной температуре теплоносителя в падающем трубопроводе 130⁰С.

Максимальный расход на — средний тепловой поток на горячее водоснабжение (ГВС)

(4)

где — максимальный тепловой поток на ГВС из формулы (2)

— коэффициент часовой неравномерности расхода числа на ГСВ

=505 344

=2,4

3. Тепловой гидравлический расчет кожухотрубного подогревателя

Температура наружного воздуха в «точке излома»

(5)

где — температура воздуха внутри помещения,

— расчетная температура воздуха для проектирования отопления,

температура воды в падающем трубопроводе в «точке излом» ,

— температура воды приблизительно в обратном трубопроводе в «точке излома», при расчетной температуре теплоносителя в падающем трубопроводе 130⁰С.

= 20 єС;

= -23 єС

— расчетный перепад температуры воды в тепловой сети, определяемый по формуле

(6)

где — расчетная температура сетевой воды в подающем трубопроводе,

— расчетная температура сетевой воды в обратном трубопроводе,

=130⁰С

=70⁰С

=130−70=60⁰С

4. Расчет двухступенчатой последовательной схемы присоединения водоподогревателей ГВС

отопление вентиляция подогреватель кожухотрубный Выбрать и рассчитать водоподогревательную установку для ГВС ЦТП, оборудованного водоподогревателем, состоящим из секций кожухотрубного типа с трубной системой из прямых гладких труб с блоком опорных перегородок по ГОСТ 27 590. Система отопления микрорайона присоединена к магистральной тепловой сети по зависимой схеме. В ЦТП имеются баки — аккумуляторы.

Исходные данные:

1 Температура теплоносителя (греющей воды) в соответствии с рассчитанным повышенным графиком принята:

— при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления ;

— в подающем трубопроводе ф₁=130 ⁰С, в обратном — ф₂ =70⁰С;

— в точке излома графика температур t^`_n= -2,02 ⁰С;

— в подающем трубопроводе ф₁ⁿ=70 ⁰С, в обратном ф₂ⁿ=44,9 ⁰С.

2 Температура холодной водопроводной воды t_c=5⁰С.

3 Температура горячей воды, поступающей в СГВ, t_h=60⁰С.

4 Максимальный тепловой поток на отопление зданий Q_{o max}=1 312 000 Вт.

5 Расчетная тепловая производительность водоподогревателей Q^sp_h=Q_hm=Q^h_T=210 560 Вт.

6 Потери тепла трубопроводами Q_ht=0.

7 Плотность воды принять с=1000 кг/м³.

8 Максимальный расчетный секундный расход воды на ГВС q^h=2,5 л/с.

Порядок расчета:

1 Максимальный расчет воды на отопление:

(7)

2 Температура нагреваемой воды за водоподогревателем 1 ступени:

(8)

3 Расход греющей сетевой воды на ГВС:

(9)

4 Расход нагреваемой воды на ГВС:

(10)

5 Тепловой поток на II ступень водоподогревателя СГВ:

(11)

6 Тепловой поток на отопление в точке излома графика температур сетевой воды при температуре наружного воздуха t^`_n:

(12)

7 Расход греющей воды через I ступень водоподогревателя:

(13)

8 Расчетная тепловая производительность I ступени водоподогревателя:

(14)

9 Расчетная тепловая производительность II ступени водоподогревателя:

(15)

10 Температура греющей сетевой воды на выходе из водоподогревателя II ступени:

(16)

11 Температура греющей сетевой воды на выходе из водоподогревателя I ступени при условии равенства :

(17)

12 Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для 1 ступени:

(18)

13 То же для II ступени:

(19)

14 Необходимое сечение трубок водоподогревателя при скорости воды в трубках и при однопоточном включении:

(20)

Из таблицы прил. 3 по полученной величине подбираем тип секции водоподогревателя со следующими характеристиками:, ,, ,, .

15 Скорость воды в трубках:

(21)

16 Скорость сетевой воды в межтрубном пространстве:

(22)

17 Расчет 1 ступени водоподогревателя ГВС:

а) средняя температура греющей воды:

(23)

б) средняя температура нагреваемой воды:

(24)

в) коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок:

(25)

г) коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к нагреваемой воде:

(26)

д) коэффициент теплопередачи при :

(27)

е) требуемая поверхность нагрева 1 ступени:

(28)

ж) число секций водоподогревателя 1 ступени:

(29)

Принимаем 2 секции; действительная поверхность нагрева F¹_тр=0,65*2=1,3 м².

18 Расчет II ступени водоподогревателя СГВ:

а) средняя температура греющей воды:

(30)

б) средняя температура нагреваемой воды:

(31)

в) коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок:

(32)

г) коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к нагреваемой воде:

(33)

д) коэффициент теплопередачи при

(34)

е) требуемая поверхность нагрева II ступени:

(35)

ж) число секций водоподогревателя II ступени:

(36)

Принимаем 6 секций.

В результате расчета получилось 2 секции в подогревателе I ступени и 6 секции в подогревателе II ступени суммарной поверхностью нагрева 5,55 м².

19 Потери давления в водоподогревателях (6 последовательных секций длиной 2 м) для воды, проходящей в трубках с учетом ц=2:

(37)

Условное обозначение теплообменников:

I ступень: ПВ 76*2−1,0-РГ-2-УЗ ГОСТ 27 590–88

II ступень: ПВ 76*2−1,0-РГ-6-УЗ ГОСТ 27 590–88

5. Тепловой и гидравлический расчет пластинчатых водоподогревателей ГВС

Выбрать и рассчитать водоподогревательную установку пластинчатого теплообменника, собранного из пластин 0,3p для СГВ того же ЦТП, что в примере с кожухотрубными секционными подогревателями. Следовательно, исходные данные, величины расходов и температуры теплоносителей на входе и на выходе из каждой ступени водоподогревателя принимаются такими же, как в прил. 3.

Расчет:

1 Проверяем соотношение ходов в теплообменнике I ступени, принимая предварительно потери давления по нагреваемой воде ДР_н=100 кПа, по греющей воде ДР_гр=40 кПа.

(38)

Соотношение ходов не превышает 2, но расход греющей воды много больше расхода нагреваемой воды, следовательно, принимается несимметричная компоновка теплообменника.

2 По оптимальной скорости воды и живому сечению одного межпластинчатого канала определяем требуемое число каналов по нагреваемой воде и греющей воде :

(39)

(40)

3 Общее живое сечение каналов в пакете по ходу нагреваемой и греющей воды (принимаем равным 2, =15):

(41)

(42)

4 Фактические скорости греющей и нагреваемой воды:

(43)

(44)

5 Расчет водоподогревателя 1 ступени:

а) из табл.1 прил.4; получаем коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке пластины:

(45)

б) коэффициент тепловосприятия от стенки пластины к нагреваемой воде:

(46)

в), коэффициент теплопередачи:

(47)

г) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя 1 ступени:

(48)

д) по табл.1 прил.4 поверхность нагрева одной пластины, количество ходов по греющей и нагреваемой воде в теплообменнике:

(49)

(50)

Принимаем по греющей воде, по нагреваемой воде .

е) действительная поверхность нагрева водоподогревателя I ступени:

(51)

ж) потери давления I ступени по греющей и нагреваемой воде:

(52)

(53)

6 Расчет водоподогревателя II ступени:

а) коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке пластины:

(54)

б) коэффициент тепловосприятия от пластины к нагреваемой воде:

(55)

в), коэффициент теплопередачи:

(56)

г) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя II ступени:

(57)

д) количество ходов по греющей и нагреваемой воде в теплообменнике:

(58)

(59)

Принимаем по греющей воде, по нагреваемой воде .

е) действительная поверхность нагрева водоподогревателя II ступени:

(60)

ж) потери давления II ступени по греющей и нагреваемой воде:

(61)

(62)

В результате расчета в качестве подогревателя ГВС принимаем два теплообменника (I и II ступени) разборной конструкции (р) с пластинами типа 0,3р, толщиной 1 мм, из стали 12Ч18Н10Т (исполнение 01), на консольной раме (исполнение 1к), с уплотнительными прокладками из резины марки 51−1481 (условное обозначение 12). Поверхность нагрева I ступени 8,7 м², II ступени 8,7 м². Технические характеристики пластинчатых теплообменников приведены в табл.1−3 прил. 4.

Условное обозначение теплообменников:

1 Ступени: Р 0,3р-1−8,7−1к-0,1−12 СХ¹=

II Ступени: Р 0,3р-1−8,7−1к-0,1−12 СХ²=

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. СНиП 2.04.01−85. Внутренний водопровод и канализация зданий.

2. Липовка Ю. Л., Целищев А. В., Мисютина И. В. Горячее водоснабжение: метод. указания к курсовой работе. Красноярск: СФУ, 2011. 36с.

3. ГОСТ 27 590–88. Подогреватели водоводяные систем теплоснабжения. Общие технические условия.

4. СНиП 2.04.07−89*. Тепловые сети.

5. СНиП 23−01−99. Строительная климатология.

6. СТО 4.2 — 07 — 2012 Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной деятельности. Взамен СТО 4.2 — 07 — 2010; дата введ. 27.02.2012. Красноярск: ИПК СФУ. 2012. 57 с.