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 W_м и на 1°С максимальной разности температур , или коэффициент эффективности теплообменного аппарата; W_м=(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): k_ос – коэффициент теплопередачи подогревателя при основном режиме; W_п.ос, W_в.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 = Ф_уl, (4.4)

где Ф_у – удельный параметр, отнесенный к единице длины подогревателя; l – длина подогревателя, м.

Удельный параметр Ф_у 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 W_б и W_м .

Для всех типоразмеров секционных водо-водяных подогревателей, приведенных в прил 5, можно практически принимать одно и то же значение удельного параметра Ф_у = 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 Ф_у = 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; с_р – 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 W^p 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); G^p –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; t_г – тем­пература горячей воды после подогрева­тельной установки горячего водоснабжения (обычно t_г = 60°С); t_х – 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.