Расчет водо-водяных подогревательных установок
Оборудование абонентских установок состоит из различного рода теплообменных аппаратов, нагревательных приборов, водо-водяных подогревателей, калориферов и т.п.
Расчет регулирования современных систем централизованного теплоснабжения проводится по уравнениям, описывающим работу различного типа теплообменных аппаратов в нерасчетных условиях и достаточно сложен.
Расчет регулирования значительно облегчается при использовании так называемых тепловых характеристик теплообменных аппаратов, в которые в качестве множителя входит не средняя разность температур между теплообменивающимися потоками, а максимальная разность температур греющей и нагреваемой сред на входе в аппарат, которая при расчете регулирования, как правило, известна.
Тепловая нагрузка всех видов конвективных теплообменных аппаратов может быть определена по уравнению характеристики
(4.1)
где ε – удельная тепловая нагрузка на единицу меньшего эквивалента расхода Wм и на 1°С максимальной разности температур , или коэффициент эффективности теплообменного аппарата; Wм=(Gc)м– меньшее значение эквивалента расхода теплообменивающихся сред, Дж/(с∙К) или ккал/(ч∙°С); G – расход теплоносителя, кг/с или кг/ч; с – теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг∙К) или ккал/(кг∙°С); = (τ1 – τ2) – максимальная разность температур между греющим и нагреваемым теплоносителями, т.е. разность температур греющего и нагреваемого теплоносителей на входе в аппарат, °С; τ1 – температура греющего теплоносителя; τ2– температура нагреваемого теплоносителя; индекс 1 соответствует «горячему концу» теплоносителя, т.е. греющему на входе в аппарат и нагреваемому на выходе из него; индекс 2 — «холодному концу» теплоносителя, т.е. греющему на выходе из аппарата и нагреваемому на входе в него.
Величина представляет собой тепловую нагрузку аппарата, отнесенную к единице меньшего эквивалента расхода тепло-обменивающихся потоков и 1 °С максимальной разности температур.
Формула для расчета коэффициента эффективности противоточных водо-водяных подогревателей
(4.2)
Ф – параметр водо-водяного подогревателя, для данного подогревателя величина практически постоянная,
(4.3)
Величины, входящие в (4.2) и (4.3): kос – коэффициент теплопередачи подогревателя при основном режиме; Wп.ос, Wв.ос,– эквиваленты расхода теплоносителей соответственно первичного (греющего), вторичного (нагреваемого); - большее значение эквивалентного расхода теплообменивающихся сред.
Значение параметра секционных водо-водяных подогревателей прямо пропорционально их длине:
Ф = Фуl, (4.4)
где Фу – удельный параметр, отнесенный к единице длины подогревателя; l – длина подогревателя, м.
Удельный параметр Фу зависит в основном от отношения площадей сечений трубного и межтрубного пространств и практически не зависит от удельной площади поверхности нагрева, приходящейся на единицу длины подогревателя, т.е. от номера или диаметра корпуса подогревателя. Параметр подогревателя остается практически постоянным в широком диапазоне изменения Wб и Wм .
Для всех типоразмеров секционных водо-водяных подогревателей, приведенных в прил 5, можно практически принимать одно и то же значение удельного параметра Фу = 0,11/м при чистой поверхности нагрева, т.е. при отсутствии на ней накипи и загрязнений.
Можно также принимать для всех типоразмеров пластинчатых подогревателей, приведенных в прил 6, практически одно и то же значение удельного параметра одного канала Фу = 1,1/м.
Определение расчетных расходов воды и типоразмеров подогревателей. Основная задача расчета ЦТП и ИТП водяных систем теплоснабжения заключается в определении расчетных расходов теплоносителей, в выборе типоразмеров подогревателей, насосных установок и смесительных устройств.
Рассмотрим метод определения расчетного расхода теплоносителей. При чисто отопительной нагрузке расчетный эквивалент расхода сетевой воды, Дж/(с ∙ К) или ккал/(ч ∙ °С), определяется по формуле
, (4.5)
где G' – расчетный расход сетевой воды, кг/с или кг/ч; ср – теплоемкость воды, с = 4190 Дж/(кг∙К) = 1 ккал/(кг ∙ °С); Q'о– расчетный расход теплоты на отопление, Дж/с или ккал/ч; τ′1 – температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетном расходе теплоты на отопление, °С.
При зависимой схеме присоединения отопительной установки к тепловой сети и , где и температура воды после отопительной установки и эквивалент расхода сетевой воды на топиление.
При наличии двух видов тепловой нагрузки (отопление и горячее водоснабжение) расчетный эквивалент расхода сетевой воды на тепловом пункте Wp определяется по режиму работы сети при наинизшей температуре воды в подающем трубопроводе тепловой сети соответствующей наружной температуре излома температурного графика. Вид расчетного уравнения зависит от системы теплоснабжения и схемы присоединения абонентских установок к тепловой сети.
При закрытой схеме теплоснабжения и присоединении установок горячего водоснабжения по параллельной или по смешанной схеме
(4.6)
где – расчетные эквиваленты расхода сетевой воды соответственно суммарный, на отопление, на горячее водоснабжение, Дж/(с∙К) или ккал/(ч ∙°С); Gp –суммарный расчетный расход сетевой воды на ЦТП, кг/с или кг/ч.
Расчетный эквивалент расхода сетевой воды на отопление
.(4.7)
При параллельной схеме присоединения установок горячего водоснабжения
. (4.8)
При смешанной схеме присоединения установок горячего водоснабжения
. (4.9)
При соединении установок горячего водоснабжения по двухступенчатой последовательной схеме
(4.10)
где – расход теплоты на отопление при наружной температуре , Дж/с или ккал/ч; – расчетная нагрузка горячего водоснабжения, Дж/с или ккал/ч; tг – температура горячей воды после подогревательной установки горячего водоснабжения (обычно tг = 60°С); tх – температура холодной водопроводной воды °С; ; температура обратной воды после отопительной установки в точке «излома» температурного графика, °С; температура сетевой воды после подогревателя горячего водоснабжения так же в точке «излома».
Задание 2
Определить расчетные расходы сетевой воды на ЦТП при параллельной двухступенчатой смешанной и последовательной схемах присоединения установок горячего водоснабжения, если расчетная нагрузка отопления нагрузка горячего водоснабжения: среднечасовая ; максимальная часовая .
Система теплоснабжения – закрытая. Системы отопления зданий присоединены к тепловой сети по зависимой схеме.
Расчетные температуры наружного воздуха: , .
Параметры сетевой воды на ЦТП при характерных режимах:
(после подогревателя при параллельном включении).
Температура водопроводной воды:
( после I ступени подогревателя горячего водоснабжения).
Данные необходимые для решения задания, выбрать по табл. 4.1.