Энергосберегающая система технического водоснабжения промпредприятия

• Название: Энергосберегающая система технического водоснабжения промпредприятия
• Дата: 29.12.2021
• Размер: 156.9 Kb.
• Имя файла: TEP (5).docx
• Тип: Документы; #321584
• страница: 2 из 3

5. Тепловой расчет и подбор теплообменников

В качестве предварительного и разделительного теплообменников применяются водо-водяные секционные подогреватели. Подогреватели изготавливаются с длиной трубок 2000 и 4000 мм. Диаметр трубок составляет dн/dв = 16/ 14 мм, материал - латунь. Подогреваемую воду рекомендуется пропускать по трубкам, а греющую воду — по межтрубному пространству. При этом термические линейные удлинения корпуса трубок выравниваются, облегчается чистка трубок. Средняя скорость воды в межтрубном пространстве составляет w_мт = 0,5. . .2,5 м/с.

Задачей расчета является определение площади поверхности теплообмена Р, выбор типоразмера секции подогревателя, расчет количества секций Z.

Расчет выполняется как для предварительного, так и для разделительного теплообменника.

5.1 Расчет предварительного теплообменника

Исходные данные для расчета:

1. Тепловая нагрузка теплообменника Q_пт=136500 Вт

2. Расход воды в трубном пространстве V_т= V_гв=0,00157 м³/с

3. Расход воды в межтрубном пространстве V_мт= V_нп=0,0097 м³/с

4. Температура воды в трубном пространстве на входе и выход из теплообменника t_т=5 ^оС и t_т=30 ^оС.

5. Температура воды в межтрубном пространстве на входе и выходе из теплообменника t_мт=32 ^оС и t_мт=30 ^оС

5.1.1. Для принятой скорости воды в межтрубном пространстве оцени­вается площадь проходного сечения межтрубного пространства



По полученному значению f_мт выбирается типоразмер, подогревателя для которого выписываются основные параметры: число трубок n_т, площадь поверхности нагрева секции F_с, внутренний диаметр корпуса D_в, площадь проходного сечения трубок f_т и межтрубного пространства f_мт. Эти размеры используются в дальнейших расчетах.

Основные параметры водо-водяного секционного подогревателя

Типоразмер	Внутренний диаметр корпуса, Dв, мм	Число трубок, nт	Площадь поверхности нагрева, Fс, м2	Площадь проходного сечения, м2
				Трубок fт	Межтрубного пространства fмт
10-168х4000-Р	158	37	6,9	0,0057	0,0122

5.1.2. Скорость воды в трубках и между трубками





5.1.3. Эквивалентный диаметр межтрубного пространства



5.1.4. Средняя температура воды в трубках и между трубками





5.1.5. Коэффициенты теплоотдачи на поверхностях стенок в трубном и межтрубном пространствах









В этих формулах _т и _мт измеряются в Вт /(м²К), w_т и w_мт - в м/с,

d_в и d_э - в м, и - в ⁰С.

5.1.6. Коэффициент теплопередачи



где - коэффициент, учитывающий снижение коэффициента теплопередачи из-за наличия накипи и загрязнения поверхности трубок, принимается =0,8; - толщина стенки трубки, =0,5(d_н-d_в); - коэффициент теплопроводности материала стенок трубок, для латуни принимается =105 Вт /(мК).

5.1.7. Средний температурный напор



где t_б, t_м - большая и меньшая крайние разности температур между теплоносителями при противоточной схеме их движения.

5.1.8. Площадь поверхности нагрева подогревателя



5.1.9. Число секций подогревателя



5.2. Расчет разделительного теплообменника

Исходные данные для расчета:

1. Тепловая нагрузка теплообменника Q_рт=108800 Вт

2. Расход воды в трубном пространстве V_т= V_гв=0,00157 м³/с

3. Расход воды в межтрубном пространстве V_мт= V_рт=0,00179 м³/с

4. Температура воды в трубном пространстве на входе и выход из теплообменника t_т=31 ^оС и t_т=55 ^оС.

5. Температура воды в межтрубном пространстве на входе и выходе из теплообменника t_мт=60 ^оС и t_мт=39 ^оС

5.2.1. Для принятой скорости воды в межтрубном пространстве оцени­вается площадь проходного сечения межтрубного пространства



По полученному значению f_мт выбирается типоразмер подогревателя, для которого выписываются основные параметры: число трубок n_т, площадь поверхности нагрева секции F_с, внутренний диаметр корпуса D_в, площадь проходного сечения трубок f_т и межтрубного пространства f_мт. Эти размеры используются в дальнейших расчетах.

Основные параметры водо-водяного секционного подогревателя

Типоразмер	Внутренний диаметр корпуса, Dв, мм	Число трубок, nт	Площадь поверхности нагрева, Fс, м2	Площадь проходного сечения, м2
				Трубок fт	Межтрубного пространства fмт
7-114х2000-Р	106	19	1,76	0,00293	0,005

5.2.2. Скорость воды в трубках и между трубками





5.2.3. Эквивалентный диаметр межтрубного пространства



5.2.4. Средняя температура воды в трубках и между трубками





5.2.5. Коэффициенты теплоотдачи на поверхностях стенок в трубном и межтрубном пространствах









В этих формулах _т и _мт измеряются в Вт /(м²К), w_т и w_мт - в м/с,

d_в и d_э - в м, и - в ⁰С.

5.2.6. Коэффициент теплопередачи



где - коэффициент, учитывающий снижение коэффициента теплопередачи из-за наличия накипи и загрязнения поверхности трубок, принимается =0,8; - толщина стенки трубки, =0,5(d_н-d_в); - коэффициент теплопроводности материала стенок трубок, для латуни принимается =105 Вт /(мК).

5.2.7. Средний температурный напор



где t_б, t_м - большая и меньшая крайние разности температур между теплоносителями при противоточной схеме их движения.

5.2.8. Площадь поверхности нагрева подогревателя



5.2.9. Число секций подогревателя



6.Расчет и подбор градирен

Задачей расчета является определение площади фронтального сечения вентиляторной градирни, выбор ее конструкции и количества секций, расчет количества градирен.

Параметры для расчета:

1. Город, для которого проектируется система водоснабжения – Санкт-Петербург.

2. Температура охлажденной оборотной воды t_ох=20 ^оС

3. Температура теплой оборотной воды t_нп=33 ^оС

4. Расход оборотной воды на градирни V_г=0,0489 м³/с

Параметры атмосферного воздуха:

Город – Санкт-Петербург

среднемесячная температура в самый жаркий месяц =17,8 ^оС

средняя максимальная температура в самый жаркий месяц =21,1 ^оС

относительная влажность в самый жаркий месяц =59 %

Продолжительность отопительного периода =219 сут.

6.1. Средняя температура воздуха для наиболее жарких суток в данной местности:



6.2. С по­мощью H, d- диаграммы влажного воздуха по температуре t_ж и отно­сительной влажности _ж определяется влагосодержание воздуха d_ж. Состояние воздуха для наиболее жарких суток находится по температуре t_p и полученному значению d_ж. Для этого состояния воздуха определяется температура мокрого термометра t_м, которая является теоретическим пределом охлаждения воды в градирне.





6.3. Коэффициент эффективности градирни



Для вентиляторных градирен _г= 0,75...0,85.

6.4. Удельная тепловая нагрузка на единицу площади фронтального сечения градирни

кВт/м²

где g_F - удельная гидравлическая нагрузка, отнесенная к площади фронтального сечения градирни, для вентиляторных градирен в номинальном режиме работы q_F = 1,5...2,8 кг/(м²с).

6.5. Тепловой поток, отводимый от воды в градирнях



6.6. Необходимая суммарная площадь фронтального сечения градирен



По полученному значению F выбирается конструкция, марка или количество секций градирни, площадь фрон­тального сечения F_ф, массовый расход воды G_г.

Характеристика вентиляторной градирни

Конструкция	Марка, количество секций	Расположение вентилятора	Фронтальное сечение, Fф, м2	Расход воды, Gг, кг/с	Высота, м
секционная	2	верхнее	6,5	17,76	2,485

6.7. Число градирен



6.8. Удельная гидравлическая нагрузка выбранных градирен в расчетном режиме



6.9. Полученное значение целесообразно сравнить со значением удельной гидравлической нагрузки выбранной градирни в номинальном режиме



Расхождение 30%.

7. Расчет диаметров трубопроводов и подбор насосов

Задачей расчета является определение диаметров и выбор по сортаменту всех трубопроводов воды, как внутренних, так и внешних, соединяющих теплонасосную установку и градирни с потребителями, а также подбор насосов Н1...Н4 и насосов байпасных линий. При подборе насосов полагается, что длина внутренних трубопроводов пренебрежимо мала по сравнению с длиной внешних трубопроводов, а напор, развиваемый насосами, определяется снижением напора во внешних трубопроводах и требуемым напором у потребителя.

7. 1 Подбор насосов Н1

Исходные данные и параметры для расчета:

1.Объемный расход воды по участкам V_пк =0,00642 м³/с.

2.Расстояние до потребителей l, принимается 1 = 50...100 м.

3.Требуемый напор у потребителя Н_тр=15..20 м вод.ст. - для систем низкотемпературного отопления и вентиляции.

4.Скорость воды в нагнетательном трубопроводе w=1,5...2,5 м/с.

7.1.1. Внутренний диаметр, м:



Полученный внутренний диаметр трубы округляется до ближайшего стандартного размера [1].

Принимаем трубу DN50 с площадью сечения по внутреннему диаметру 0,00196 м².

7.1 .2. По выбранному диа­метру трубы уточняется скорость воды



7.1.3. Число Рейнольдса



7.1.4. Коэффициент сопротивления трения для турбулентного режима течения



где - абсолютная эквивалентная шероховатость стенки трубопровода, м. Для стальных трубопроводов в условиях нормальной эксплуатации (с незначительной или умеренной коррозией)

7.1 .5. Снижение напора на прямых участках, м вод. ст.:



7.1.6. Напор, развиваемый насосом, м вод.ст.:

H= (1,2...1,3)·H_пр+Н_тп=1,2·8+15=24,6 м вод. ст.

7.1.7. Для проверки возможности использования комплектного электродвигателя насоса рассчитывается потребная мощность электродвигателя

,

где V_н - объемная подача рабочего насоса в расчетном режиме; _н -КПД насоса; _эд-КПД электродвигателя, рав­ный 0,8...0,9.



Выбираем насос типа K-50-32-125

Тип	Подача, м3/ч	Напор, м	КПД, %	Мощность двигателя, кВт	Габаритные размеры, мм
					В плане	Высота
K-50-32-125	12,5	20	55	2,2	792х300	318

Расхождение между рассчитанной мощностью электродвигателя насоса и номинальной мощностью 13%. Требуется замена электродвигателя.