СП 41-101-95 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ (Приложения) - 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

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 t₀ = -26 °С:

в подающем трубопроводе t₁ = 150 °С;

в обратном трубопроводе t₂  = 70 °С;

в точке излома графика температуры t¢_H = 23 °С:

в подающем трубопроводе  t¢₁ = 80 °С;

в обратном трубопроводе t¢₂  = 42 °С.

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

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

5. Максимальный тепловой поток на отоп­ление потребителей, присоединенных к ЦТП, Q_omax=5,82×10⁶ Вт.

6. Расчетная тепловая производительность водоподогревателей Q^SP_h = 4,57× 10⁶ Вт.

7. Максимальный расчетный секундный рас­ход воды на горячее водоснабжение g_h = 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 І и II ступени водоподогревателя

кг/ч.

5. Температура нагреваемой воды за водоподогревателем І ступени

6. Расчетная производительность водоподо­гревателя І ступени

7.    Расчетная производительность водоподо­гревателя II ступени

8. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя II ступени t^ІІ₂ и на входе в водоподогреватель І ступени t^І₁

9. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя І ступени

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

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 W_тр= 1м/с и двухпоточной схеме включения

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

f_тр = 0,0093 м²;

D_H = 219 мм;

f_мтр = 0,02139 м²;

d_экв= 0,0224 м;

f_сек= 11,51 м² (при длине секции 4 м);

13. Скорость воды в трубках при двухпоточ­ной компоновке

14. Скорость воды в межтрубном простран­стве при двухпоточной компоновке

15. Расчет водоподогревателя І ступени:

а) средняя температура греющей воды

б) средняя температура нагреваемой воды

в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки

г) коэффициент теплоотдачи от стенки труб­ки к нагреваемой воде

д) коэффициент теплопередачи при b = 0,9

Коэффициент y принят равным 1,2 для глад­ких трубок;

е) требуемая поверхность нагрева водопо­догревателя І ступени

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

Принимаем 5 секций в одном потоке; действи­тельная поверхность нагрева будет   .

16. Расчет водоподогревателя II ступени:

а) средняя температура греющей воды

б) средняя температура нагреваемой воды

в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки

г) коэффициент теплоотдачи от стенки труб­ки к нагреваемой воде

д) коэффициент теплопередачи при b = 0,9

е) требуемая поверхность нагрева водопо­догревателя II ступени

ж) число секций водоподогревателя II ступени

Принимаем 2 секции в одном потоке, действи­тельная поверхность нагрева будет .

В результате расчета получилось по 2 секции в каждом водоподогревателе II ступени и 5 - в каждом водоподогревателе І ступени суммарной поверхностью нагрева 161 м².

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

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

для воды, проходящей в межтрубном про­странстве

Коэффициент В принимается по табл. 3 на­стоящего приложения.

При применении водоподогревателя с про­филированными трубками необходимое число секций в І ступени составит 3 секции, а во ІІ-2 секции в одном потоке. Потери давления по на­греваемой воде с коэффициентом j= 2 состав­ляют 300 кПа.

В 1994 г. на московском заводе «Сатэкс» освоен выпуск кожухотрубных многоходовых водоподогревателей с І 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 потере 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 а 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; ï-вход холодной воды - І ступень; 2-выход теплоносителя ¾ ½ ступень; 3 ¾ выход горячей воды -ï ступень; 4 - выход горячей воды - II ступень; 5 - вход теплоносителя - ï ступень, 6 - выход 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;

В₁ - холодная вода; В₂    - го­рячая вода; В₃ - циркуляцион­ная линия горячего водоснаб­жения; Т₁ - подающая тепло­сети; Т₂ - выход греющей воды из II ступени; Т₃ - вход греющей воды в I ступень; Т₄ - обратная теплосети

Основные технические характеристики водоподогревателей блочног типа для ИТП (уставновка из 3 блоков)

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

Таблица 4

Технические характеристики горизонтальных многоходовых,  кожухотрубных водоподогревателей с профилированной трубкой для

систем отопления и горячего водоснабжения

Таблица 5

Технические характеристики многоходовых водоподогревателей с профилированной трубкой при расчетном режиме работы (W_ТР = 2 м/с)