Приложение 2 3 страница

 

 

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 по полученным значениям коэффициента теплопередачи и среднелогарифмической разности температур определяется необходимая поверхность нагрева водоподогревателя по формуле (1) прил. 5.

 

7. Число секций водоподогревателя в одном потоке , шт., исходя из двухпоточной компоновки определяется по формуле

 

. (10)

 

Если величина , полученная по формуле (10), имеет дробную часть, составляющую более 0,2, число секций следует округлять в большую сторону.

 

8. Потери давления , 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 приведен в табл. 3.

 

 

Таблица 3

 

Наружный диаметр корпуса секции , мм	Значение коэффициента
	при длине секции, м

 

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 = -26 °С:

 

в подающем трубопроводе = 150 °С;

 

в обратном трубопроводе = 70 °С;

 

в точке излома графика температуры °С:

 

в подающем трубопроводе °С;

 

в обратном трубопроводе °С.

 

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

 

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

 

5. Максимальный тепловой поток на отопление потребителей, присоединенных к ЦТП, Вт.

 

6. Расчетная тепловая производительность водоподогревателей Вт.

 

7. Максимальный расчетный секундный расход воды на горячее водоснабжение = 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

 

кг/ч.

 

4. Максимальный расход нагреваемой воды через I и II ступени водоподогревателя

 

кг/ч.

 

5. Температура нагреваемой воды за водоподогревателем I ступени

 

°С.

 

6. Расчетная производительность водоподогревателя I ступени

 

Вт.

 

7. Расчетная производительность водоподогревателя II ступени

 

Вт.

 

8. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя II ступени и на входе в водоподогреватель I ступени

 

°С.

 

9. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя I ступени

 

°С.

 

10. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для I ступени водоподогревателя

 

°С.

 

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 = 1 м/с и двухпоточной схеме включения

 

кв.м.

 

По табл. 1 настоящего приложения и полученной величине подбираем тип водоподогревателя со следующими характеристиками:

 

= 0,0093 кв. м;

 

= 219 мм;

 

= 0,02139 кв.м;

 

= 0,0224 м;

 

= 11,51 кв.м (при длине секции 4 м);

 

мм.

 

13. Скорость воды в трубках при двухпоточной компоновке

 

 

м/с.

 

14. Скорость воды в межтрубном пространстве при двухпоточной компоновке

 

 

м/с.

 

15. Расчет водоподогревателя I ступени:

 

а) средняя температура греющей воды

 

 

°С;

 

б) средняя температура нагреваемой воды

 

 

°С;

 

 

в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки

 

 

г) коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде

 

 

д) коэффициент теплопередачи при = 0,9

 

Вт/(кв.м ·°С).

 

Коэффициент принят равным 1,2 для гладких трубок;

 

е) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя I ступени

 

 

кв.м;

 

ж) число секций водоподогревателя I ступени при длине секции 4 м

 

 

секции.

 

Принимаем 5 секций в одном потоке; действительная поверхность нагрева будет = 11,51 x 2 · 5 = 115 кв.м.

 

16. Расчет водоподогревателя II ступени:

 

а) средняя температура греющей воды

 

°С;

 

б) средняя температура нагреваемой воды

 

°С;

 

в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки

 

г) коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде

 

д) коэффициент теплопередачи при = 0,9

 

Вт/(кв.м · °С);

 

е) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя II ступени

 

кв.м;

 

ж) число секций водоподогревателя II ступени

 

секции.

 

Принимаем 2 секции в одном потоке, действительная поверхность нагрева будет = 11,51 x 2 · 2 =46 кв.м.

 

В результате расчета получилось по 2 секции в каждом водоподогревателе II ступени и 5 - в каждом водоподогревателе I ступени суммарной поверхностью нагрева 161 кв.м.

 

17. Потери давления в водоподогревателях (7 последовательных секций в каждом потоке):

 

для воды, проходящей в трубках (с учетом = 2)

 

кПа;

 

для воды, проходящей в межтрубном пространстве

 

кПа.

 

Коэффициент 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 = 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 потери 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 в 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 - вход 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;

 

Рис. 6. Водоподогреватель блочного типа по ТУ 400-28-132-90

 

 

Приложение 8

 

 

Пример теплового и гидравлического расчета

пластинчатых водоподогревателей

(по ГОСТ 15518)

 

 

В соответствии с каталогом ЦИНТИхимнефтемаш (М., 1990) выпускаются теплообменники пластинчатые для теплоснабжения следующих типов: полуразборные (РС) с пластинами типа 0,5Пр и разборные (Р) с пластинами типа 0,3р и 0,6р.

 

Технические характеристики указанных пластин и основные параметры теплообменников, собираемых из этих пластин, приведены в табл. 1 и 2.

 

 

Таблица 1

 

Техническая характеристика пластин

 

 

Показатель	Тип пластины
	0,3р	0,6р	0,5Пр
Габариты (длина х ширина х толщина), мм	1370х300х1	1375х600х1	1380х650х1
Поверхность теплообмена, кв.м	0,3	0,6	0,5
Вес (масса), кг	3,2	5,8	6,0
Эквивалентный диаметр канала, м	0,008	0,0083	0,009
Площадь поперечного сечения канала, кв.м	0,0011	0,00245	0,00285
Смачиваемый периметр в поперечном сечении канала, м	0,66	1,188	1,27
Ширина канала, мм
Зазор для прохода рабочей среды в канале, мм		4,5
Приведенная длина канала, м	1,12	1,01	0,8
Площадь поперечного сечения коллектора (угловое отверстие на пластине), кв.м	0,0045	0,0243	0,0283
Наибольший диаметр условного прохода присоединяемого штуцера, мм	65(80)
Коэффициент общего гидравлического сопротивления
Коэффициент гидравлического сопротивления штуцера	1,5	1,5	1,5
Коэффициенты:   А   Б	0,368   4,5	0,492   3,0	0,492   3,0

 

Таблица 2

 

Техническая характеристика и основные параметры пластинчатых

теплообменных аппаратов

 

 

Показатель	Тип пластины
	0,3р	0,6р	0,5Пр
Тип аппарата	Разборный	Полуразборный
Расход теплоносителя (не более), куб.м/ч
Номинальная площадь поверхности теплообмена аппарата, кв.м, и исполнение на раме:
консольной (исполнение 1)	От 3 до 10	От 10 до 25	-
двухопорной (исполнение 2)	От 12,5 до 25	От 31,5 до 160	От 31,5 до 140
трехопорной с промежуточной плитой (исполнение 3)	-	От 200 до 300	От 160 до 320
Расчетное давление, МПа (кгс/кв.см)	1(10)	1(10)	1,6(16) 2,5(25)
Габарит теплообменников, мм	650х400х1665	605х750х1800	2570х650х1860 (3500)

 

Допускаемые температуры теплоносителей определяются термостойкостью резиновых прокладок. Для теплообменников, используемых в системах теплоснабжения, обязательным является применение прокладок из термостойкой резины, марки которой приведены в табл. 3.

 

 

Таблица 3

 

Характеристики прокладок для пластин

 

 

Условное обозначение прокладок	Марка материала и технические условия	Каучуковая основа	Температура рабочей среды, °С
	Резина 359 (ТУ 38-1051023-89)	СКМС-30 и АРКМ-15 (бутадиенметилстирольный каучук)	От -20 до +80
	Резина 4326-Г (ТУ 38-1051023-89)	СКН-18 (бутадиеннитрильный каучук)	От -30 до +100
	Резина 51-3042 (ТУ 38-1051023-89)	СКЭПТ (этиленпропилендиеновый каучук)	До 150
	Резина 51-1481 (ТУ 38-1051023-89)	СКЭП (этиленпропилендиеновый каучук)	До 150
	Резина ИРП-1225 (ТУ 38-1051023-89)	СКФ-32 и ИСКФ-26 (фторированный каучук)	От -30 до +200

 

 

Условное обозначение теплообменного пластинчатого аппарата: первые буквы обозначают тип аппарата - теплообменник Р (РС) разборный (полусварной); следующее обозначение - тип пластины; цифры после тире - толщина пластины, далее - площадь поверхности теплообмена аппарата (кв.м), затем - конструктивное исполнение (в соответствии с табл. 2), марка материала пластины и марка материала прокладки (в соответствии с табл. 3). После условного обозначения приводится схема компоновки пластин.

 

Пример условного обозначения пластинчатого разборного теплообменного аппарата: теплообменник Р 0,6р-0,8-16-1К-01 - теплообменник разборный (Р) с пластинками типа 0,6р, толщиной 0,8 мм, площадью поверхности теплообмена 16 кв.м, на консольной раме, в коррозионностойком исполнении, материал пластин и патрубков - сталь 12Х18Н10Т; материал прокладки - теплостойкая резина 359; схема компоновки:

 

,

 

что означает: над чертой - число каналов в каждом ходе для греющей воды, под чертой - то же, для нагреваемой воды.

 

Дополнительный канал со стороны хода нагреваемой воды предназначен для охлаждения плиты и уменьшения теплопотерь.

 

Из рассматриваемых трех теплообменников наиболее целесообразно применение теплообменников РС 0,5Пр, поскольку эти теплообменники надежно работают при рабочем давлении до 1,6 МПа (16 кгс/кв.см).

 

Пластины попарно сварены по контуру, образуя блок. Между двумя сваренными пластинами имеется закрытый (сварной) канал для теплофикационной греющей воды. Разборные каналы допускают давление в них до 1 МПа (10 кгс/кв.см).

 

Теплообменники типа Р 0,3р могут применяться в системах теплоснабжения при отсутствии теплообменников типа РС 0,5Пр и параметрах теплоносителей до 1,0 МПа (до 10 кгс/кв.см), до 150 °С и перепаде давлений между теплоносителями не более 0,5 МПа (5 кгс/кв.см).

 

Применение теплообменников типа Р 0,6р (титан) в системах теплоснабжения ограничено и допустимо только при отсутствии теплообменников РС 0,5Пр и Р 0,3р при параметрах теплоносителей не более 0,6 МПа (6 кгс/кв.см), до 150 °С и перепаде давлений теплоносителей не более 0,3 МПа (3 кгс/кв.см).

 

1. Методика расчета пластинчатых водоподогревателей основана на использовании в них всего располагаемого напора теплоносителей с целью получения максимальной скорости каждого теплоносителя и соответственно максимального значения коэффициента теплопередачи или при неизвестных располагаемых напорах по оптимальной скорости нагреваемой воды, как и при подборе кожухотрубных водоподогревателей.