Пример решения задания 2

Исходные данные:

Определить: при параллельной и двухступенчатой схемах включения установок горячего водоснабжения теплообменников.

Порядок расчета

1. Нагрузка отопления в точке излома температурного графика:

.

Таблица 4.1

Числовые данные к заданию 2

Последняя цифра шифра	Схема присоедине- ния подогревателей горячего водоснабжения	Тепловые нагрузки, МВт	Предпос-ледняя цифра шифра	Расчетные температуры наружного воздуха,
	Параллельная			4,4		-20	4,0
	2-х ступенчатая смешанная			2,4		-21	3,9
	2-х ступенчатая последовательная		1,5	3,2		-22	3,7
	Параллельная		0,7	1,6		-23	3,5
	2-х ступенчатая смешанная			4,8		-24	3,25
	2-х ступенчатая последовательная		2,5	6,0		-25	3,0
	2-х ступенчатая смешанная		0,7	1,6		-26	2,7
	Параллельная		2,2	5,1		-27	2,4
	2-х ступенчатая последовательная		0,5	1,2		-28	2,1
	2-х ступенчатая смешанная		1,7	3,8		-29	1,8

2. Расчетный эквивалент расхода се­тевой воды на отопление по (4.5)

125000 Дж/(с∙К).

2. Расчетный расход сетевой воды на отопление

G'_о = 125 000/4190 = 29,8 кг/с = 107 т/ч.

3. Расчетный эквивалент расхода и расчетный расход сетевой воды при различных схемах присоединения подогревателей горячего водо­снабжения:

при параллельной схеме [по (4.6), (4.8)]

17500 Дж/(с∙К).

W^p= 125 000 + 175 000 = 300 000 Дж/(с ∙ К);

G^р= 300 000/4190 = 71,5 кг/с = 258 т/ч > 107 т/ч;

при смешанной схеме [по (4.6), (4.9)]

110000 Дж/(с ∙ К);

W^р= 125 000 + 110 000 = 235 000 Дж/(с ∙ К);

G^p= 235 000/4190 = 56 кг/с = 202 т/ч > 107 т/ч;

при двухступенчатой последовательной схе­ме [по (4.10)]

178 000 Дж/(с ∙ К);

G^p= 178 000/4190 = 42,5 кг/с = 153 т/ч> 107 т/ч.

Таким образом, из расчетов видно, что минимальный расход сетевой воды (153 т/ч) требуется при включении водоподогревательной установки горячего водоснабжения по двухступенчатой последовательной схеме.

Выбор типоразмеров подогревательных установок.В условиях широкого использования на ЦТП и ИТП серийных секционных (см. рис. 4.1) или пластинчатых (см. рис. 4.2) теплообменников задача расчета сводится к определению необходимой длины секционного теплообменника, т.е. ко­личества последовательно соединенных сек­ций стандартной длины (обычно 4 м), а также выбору номера этих секций, т.е. диа­метра корпуса или к определению числа по­следовательно включенных ступеней подог­рева (ходов) пластинчатого теплообменника и количества параллельно включенных кана­лов (пластин) заданного или выбранного ти­поразмера.

Теплообменники выбранных типоразме­ров должны обеспечивать расчетные тепло­вые нагрузки при заданных параметрах (расходах и температурах) греющего и на­греваемого потоков, а потери напора долж­ны быть не выше располагаемых напоров в этих потоках.

Выбор типоразмера секционного теп­лообменника.Проведенные исследования показывают, что все секционные теплооб­менники, приведенные в прил.5, имеют практически одно и то же значение удельного параметра Ф_у = 0,1 м независимо от диаметра корпуса. Поэтому для получения требуемой расчетной тепло­вой нагрузки при заданных расходах грею­щей и нагреваемой среды требуется уста­новка секций подогревателя практически одной и той же суммарной длины независи­мо от их номера (диаметра).

Для выбора типоразмера секционного подогревателя должны быть заданы сле­дующие исходные данные: расчетные экви­валенты расхода первичного (греющего) W_п и вторичного (нагреваемого) W_в теплоноси­телей, очевидно, один из них W_м а другой W_б, температуры на входе и выходе из теп­лообменника первичного греющего тепло­носителя τ₁ и τ₂ и вторичного нагреваемого t₁ и t₂; располагаемые расчетные напоры в потоке первичного теплоносителя Н_п и вто­ричного Н_в. Должно быть, известно или не­обходимо выбрать по технико-экономиче­ским и эксплуатационным условиям, какой из теплоносителей проходит внутри трубок и какой через межтрубное пространство.

Порядок расчета.

Определяют безраз­мерную удельную тепловую нагрузку по­догревателя на основе (4.1):

(4.11)

Определяют параметр теплообменника на основе (4.2):

(4.12)

Вычисляют суммарную длину секций теплообменника

l=Ф/ Ф_у=10Ф. (4.13)

Рассчитывают минимальное число секций подогревателя. Обычно ориентируются на секции длиной 4 м, поэтому количество секций п = l/4. Это значение округляется до ближайшего целого числа.

Определяют максимально допустимое: гидравлическое сопротивление секции потоку теплоносителя, проходящему внутри трубок s_тр, м ∙ с² /м⁶, и через межтрубное пространство s_мт:

(4.14)

где Н_тр, Н_мт – располагаемые напоры в по­токах, проходящих через трубки и через межтрубное пространство, м; V_т, V_мт – объемные расходы потоков, проходящих через трубки и через межтрубное пространство, м³/с.

На основе технических характеристик секционных теплообменников, приведен­ных в прил. 5, подбирается диаметр корпуса теплообменника, у которого как так и

Выбор типоразмеров пластинчатого теплообменника.Для выбора числа после­довательно соединенных ступеней (ходов) пластинчатых подогревателей и количества каналов (пластин) в каждой ступени должны быть заданы те же исходные данные, что и для секционных трубчатых теплообменников.

Выбор типоразмера пластинчатого теплообменника заключается в нахождении числа последовательно соединенных ступеней (ходов). Затем определяется пропускная способность одного канала теплообменни­ка по греющему и нагреваемому потокам, исходя из располагаемых напоров в этих потоках.

На основе найденной пропускной спо­собности одного канала и известных объем­ных расходов потоков вычисляется количество каналов (пластин).

Порядок расчета.

Параметр пластинча­того подогревателя определяется по формуле

Ф=Ф_ух,(4.15)

где х – число последовательно соединен­ных ступеней подогрева (ходов).

Проведенные исследования показыва­ют, что все применяемые типы пластин, приведенные в прил, имеют практически один и тот же удельный параметр Ф_у = 1 .

Удельная безразмерная тепловая нагрузка ε определяется по (4.11). Вычисляют число ступеней подогрева пластинчатого подогревателя на основе (4.2):

(4.16)

Максимально возможная скорость теплоносителей (греющего и нагре­ваемого) в канале теплообменника, м/с,

, (4.17)

где ΔН_с – располагаемый напор в потоке теплоносителя перед теплообменником, м; ν– кинематическая вязкость теплоносителя, м²/с.

Конструктивные характеристики подогревателя: ( эквивалентный диаметр канала приведенная длина канала, м; коэффициент профиля пластины) –берутся из технических характеристик аппарата (прил. 5); с - эксплуатационный коэффициент, учитывающий загрязнение пластин, а также их деформацию вследствие разности давлений в теплообменивающихся потоках; с=1,25; коэффициент потери напора в каналах теплообменника.

Максимально возможный объемный рас­ход теплоносителя через один канал, м³/с,

(4.18)

где ƒ_к – средняя площадь поперечного сечения канала, м².

Необходимое минимальное количество каналов для теплоносителя:

первичного (греющего)

п_п.к= V_п /V_п.к;(4.19)

вторичного (нагреваемого)

п_в.к= V_в /V_в.к, (4.20)

где V_п, V_в – объемные расходы первичного и вторичного теплоносителей, м³/с; V_п.к, V_в.к – максимально возможные объемные расходы первичного и вторичного теплоно­сителей через один канал, м³/с.

Число каналов п_к выбирается по наи­большему из значений п_п.к и п_в.к.

Число пластин в каждой ступени по­догрева

п_пл = 2 п_к –1. (4.21)

Тепловая нагрузка выбранного теплооб­менника вычисляется по (4.1).

Задание 3. Определить типоразмеры труб­чатого секционного и пластинчатого теплообмен­ников для следующих условий. Расчетная тепло­вая нагрузка Q, температура первичного потока на входе в теплообменник и выходе из него τ₁ и τ₂, температура вторичного потока на входе в теплообменник и выходе из него t₂, t₁. Располагае­мые напоры перед теплообменником: первичного потока ΔН_п, вторичного потока ΔН_в. Данные, необходимые для решения задания, выбрать из табл. 4.2.

Таблица 4.2

Числовые данные к заданию 3

Последняя цифра шифра	Тип теплообменника	Расчетная тепловая нагрузка , МВт
	Пластинчатый	0,8
	Секционный	0,7
	Пластинчатый	0,9
	Секционный	1,4
	Пластинчатый	1,1
	Секционный	1,2
	Пластинчатый	1,2
	Секционный	1,5
	Пластинчатый	1,4
	Секционный	0,9