Расчет горячего водоснабжения
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1.
Определение тепловых нагрузок микрорайона на отопление, вентиляцию, ГВС
2.
Выбор схемы включения подогревателя ГСВ к тепловой сети и температурного
графика ЦКР
.
Тепловой гидравлический расчет кожухотрубного подогревателя
.
Расчет двухступенчатой последовательной схемы присоединения водоподогревателей
ГВС
.
Тепловой и гидравлический расчет пластинчатых водоподогревателей ГВС
Список
использованных источников
ВВЕДЕНИЕ
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 м²;
А - общая площадь жилого здания, м²;
- коэффициент учит-ий тепловой
поток на отопление жилых зданий (доля жилых зданий )
=80 Вт/м² Астрахань
А= 16400 м² - 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
=505344
=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 ºС;
= -23 ºС
- 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 27590. Система отопления микрорайона присоединена к
магистральной тепловой сети по зависимой схеме. В ЦТП имеются баки -
аккумуляторы.
Температура теплоносителя (греющей воды) в
соответствии с рассчитанным повышенным графиком принята:
- при расчетной температуре
наружного воздуха для проектирования отопления ;
в подающем трубопроводе τ1=130 0С,
в обратном - τ2 =700С;
в точке излома графика температур t`n= -2,02 0С;
в подающем трубопроводе τ1n=70 0С,
в обратном τ2n=44,9 0С.
Температура холодной водопроводной
воды tc=50С.
Температура горячей воды,
поступающей в СГВ, th=600С.
Максимальный тепловой поток на
отопление зданий Qo max=1312000 Вт.
Расчетная тепловая
производительность водоподогревателей Qsph=Qhm=QhT=210560 Вт.
6 Потери тепла трубопроводами Qht=0.
Плотность воды принять ρ=1000 кг/м3.
Максимальный расчетный секундный
расход воды на ГВС qh=2,5 л/с.
Порядок расчета:
Максимальный расчет воды на
отопление:
(7)
Температура нагреваемой воды за
водоподогревателем 1 ступени:
(8)
Расход греющей сетевой воды на ГВС:
(9)
4 Расход нагреваемой воды на ГВС:
(10)
Тепловой поток на II ступень
водоподогревателя СГВ:
(11)
Тепловой поток на отопление в точке
излома графика температур сетевой воды при температуре наружного воздуха t`n:
(12)
Расход греющей воды через I ступень
водоподогревателя:
(13)
Расчетная тепловая
производительность I ступени водоподогревателя:
(14)
Расчетная тепловая
производительность II ступени водоподогревателя:
(15)
Температура греющей сетевой воды на
выходе из водоподогревателя II ступени:
(16)
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)
То же для II ступени:
(19)
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: , , , , , .
Скорость воды в трубках:
(21)
Скорость сетевой воды в межтрубном
пространстве:
(22)
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:
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 F1тр=0,65*2=1,3
м2.
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.
Потери давления в водоподогревателях
(6 последовательных секций длиной 2 м) для воды, проходящей в трубках с учетом φ=2:
(37)
Условное обозначение
теплообменников:
I ступень: ПВ
76*2-1,0-РГ-2-УЗ ГОСТ 27590-88
II ступень: ПВ
76*2-1,0-РГ-6-УЗ ГОСТ 27590-88
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:
Проверяем соотношение ходов в
теплообменнике I ступени, принимая предварительно
потери давления по нагреваемой воде ΔРн=100 кПа, по
греющей воде ΔРгр=40
кПа.
(38)
Соотношение ходов не превышает 2 ,
но расход греющей воды много
больше расхода нагреваемой воды , следовательно, принимается
несимметричная компоновка теплообменника.
По оптимальной скорости воды и живому
сечению одного межпластинчатого канала определяем требуемое число каналов
по нагреваемой воде и греющей
воде :
(39)
(40)
Общее живое сечение каналов в пакете
по ходу нагреваемой и греющей воды (принимаем равным 2, =15):
(41)
(42)
Фактические скорости греющей и
нагреваемой воды:
(43)
(44)
Расчет водоподогревателя 1 ступени:
а) из табл.1 прил.4 ; получаем
коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке пластины:
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)
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 12×18Н10Т
(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:
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.
.
Липовка Ю.Л., Целищев А. В., Мисютина И.В. Горячее водоснабжение: метод.
указания к курсовой работе. Красноярск: СФУ, 2011. 36с.
.
ГОСТ 27590-88. Подогреватели водоводяные систем теплоснабжения. Общие
технические условия.
.
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.