Проектный расчет водонагревателя системы горячего водоснабжения (ГВС) для жилого здания.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ.

Кафедра: теплогазоснабжение и вентиляция

Дисциплина: теплоснабжение

Контрольная работа№1

« Теплоснабжение»

Выполнил: студент

группы ЗСТ-31

Харитонов Н.В.

Принял:

Корюкин С.И.

Вологда

2012г.

Проектный расчет водонагревателя системы горячего водоснабжения (ГВС) для жилого здания.

Дано:

Минимальная температура сетевой воды для нормальной работы горячей воды t₁ = 90 ºC;

t_гв = 55º C, т.к. Δt_мин. = 5 ÷ 10 ºC;

t₂ = 70 ºC.

δ t_тс = 70 – 30 = 40 ºC

δ t_гвс = 55 – 5 = 50 ºC

G_тс > G_гвс

В межтрубное пространство поступает сетевая вода, имеющая больший расход из двух теплоносителей. А в трубки поступает водопроводная подогреваемая вода.

Вычислить расчетную поверхность водонагревателя и выполнить его компоновку (выбрав типоразмер секций и рассчитав их количество).

Последовательность расчета с применением основных и дополнительных уравнений:

1.1 Записываем уравнение теплопередачи

Q_вн = (μ_З * К_вн) * Δt_вн. * F_вн ; (1)

где Q_вн – максимальная суточная нагрузка водонагревателя ( в часы наибольшего водоразбора). Эта нагрузка задается или рассчитывается по числу жителей в здании;

μ_З – коэффициент учитывающий загрязнения трубок нагревателей.

μ_З = 0,60 ÷ 1,00

Примем μ_З = 0,65

F_{вн =} (2)

1.2 Зная 4 температуры : t_гв, t_хол, t₁, τ₂ – можем рассчитать среднюю логарифмический температурный напор водонагревателя, предварительно нарисовав график.

2 Δtвп = ; (3)

где - напор температурный (больший или меньший);

Δt_бол = τ₂ - t_хол = 30 – 5 = 25 ºC

Δt_мен = t₁ – t_гв = 70 – 55 = 15 ºC

Δtвп = = 19,6 ºC

А среднеарифметический напор будет равен:

= 20 ºC

Но так считать нельзя – ошибка на 2%

1.3 Формула для коэффициента теплопередачи без учета загрязнений

(4)

- можно не рассматривать

α₁, α₂ – коэффициенты теплоотдачи между жидкостью стенки.

Для их расчета используют формулу из теории подобия.

Расчет α для турбулентного режима рассчитывается по формуле:

,

где - поправка на среднюю температуру греющей жидкости

= 1400 + 18*t₁ – 0,035*t₁²

ºC

1.4 Интерполируем и определяем из таблицы:

= 2210

Ρ=988 ⁰С

W₁ = – скорость жидкости в межтрубном пространстве;

d₁ = - эквивалентный диаметр в межтрубном пространстве.

ºC

Ρ=996 ⁰С

= 1910

W₂ = W_тр– скорость в трубках;

d₂ = (d_в)_тр = 0,014 м

1.5 Принимаем экономически целесообразным скорость в межтрубном пространстве в пределах

0,5 ÷ 1,0 (1,2) м/с

1.6 И далее можем подобрать типоразмер секций.

В целях вычисления типоразмера водонагревателя, принимаем скорость жидкостей в межтрубном пространстве в размере:

1 м/с

- из уравнения неразрывности высчитываем площадь поперечного сечения межтрубного пространства

(5)

1.7 G_мт находим из уравнения теплового баланса для сетевой воды

(6)

(7)

Принимаем водонагреватель № 04

L_сек = 4,0 м

D_кож = 76 мм

d_тр = 16 мм – латунь

d_в =14 мм – латунь

= 0,00121 м²

= 0,00108 м²

= 7 трубок

F_секц = π * d_ср * l_ср * L_секц * n_тр = 1,31 м²

d_тр = =15 мм

d_{мт. экв} = 16,4 мм

Пересчитываем W_мт

(8)

м/с

1.8 Вычисляем α₁ в межтрубном пространстве

То же самое делаем для расчета α₂= α_тр

(9)

(10)

м/ч

Для температуры ρ_тр = 0,995

м/с

1.9 Вычисляем К чистых незагрязненных трубок

С учетом загрязнений, К будет равен:

1.10 Вычисляем площадь теплопередачи водонагревателя

1.11 Вычисляем расчетное число секций подогревателя № 04

секции

Округляем до целого числа секций . Принимаем = 7 секций.

1.12 Рассчитаем гидравлическое сопротивление (потери напора) нагревателя на греющей (сетевой) воде :

1.13 Принимаем = 12,0 м, т.е. напор абонента 12 м водяного столба.

Вычислим диаметр диафрагмы:

(11)

= 0,5 м

м.в.ст.

1.14 Ставим диафрагму на входе в нагреватель:

мм

1.15 Чертим компоновочную схему

Расчетные параметры воды.

t_1р=95 ⁰С

t_1р – расчетная температура на входе в отопление, 95 ⁰С

t_ор – на выходе, 70 ⁰С

=0,5 – шероховатость, для новых и чистых труб

мм

Потери напора на участках сети.

H – напор

, м. в. ст. (12)

- потери участка на участке

(13)

- линейные потери напора

- местные потери напора

(14)

λ – коэфицент трения

q = 9,81 ^м/_с - ускорение свободного падения

∑ξ – местные сопротивления

Виды напоров:

I. Статический напор H_стат=H, м. в. ст.

II. Динамический напор H_дин=H_q= , м. в. ст.

III. Гидростатический напор H_{гидрост}=H_гс=

IV. Полный напор H_пол=H+H_q+H_гс

В теплоснабжении учитываются, как правило, два напора – статический и гидравлический, а динамическим пренебрегают.

Рассчитываем располагаемый напор для каждого здания.

(15)

(16)

1.16 Рассчитываем диаметр диафрагмы.

(17)

1.17 Находим напор создаваемый насосом.

1.18 Подбираем насос, исходя из расхода 77,4 м³/ч, и

КМ 90/35 с электродвигателем 4АЕ50S2 c мощностью 22 кВт.

частотой вращения 2900 л.мин.

Рассчитываем мощность на валу насоса

V_сн – объемный расход или «подача»