диплом Иван. Общие сведения о теплообменных аппаратах. Их классификация 4
 Скачать 214.58 Kb.
|
1.4. Расчет двухступенчатых водоподогревателей горячего водоснабжения для современных тепловых пунктовДвухступенчатые водоподогреватели горячего водоснабжения (ГВС) обычно применяются в тепловых пунктах систем централизованного теплоснабжения. Они хороши тем, что уменьшают расход сетевой воды и понижают температуру обратной воды. Еще одно их преимущество, на которое не все обращают внимание, состоит в том, что регулятор температуры системы ГВС справляется с задачей точного поддержания температуры подогретой воды гораздо успешнее там, где в качестве первой ступени используется фоновый нерегулируемый водоподогреватель.  Схема А (рис. 1а), которая чаще всего применяется, характеризуется тем, что расходы сетевой воды, используемой для отопления и ГВС, жестко лимитированы дроссельными шайбами 9, рассчитанными по проектным нагрузкам. При закрытии регулирующего клапана 6 расход греющей воды, подаваемой на водоподогреватель первой ступени, уменьшится, ее тепловая мощность понизится, и нагреваемая вода на выходе из первой ступени будет иметь недостаточную температуру. Во второй ступени нагреваемая вода тоже не сможет быть подогрета до проектного значения, потому что расход греющей воды, подаваемой на вторую ступень, ограничен дроссельной шайбой. Таким образом, тепловая мощность водоподогревателей ГВС, рассчитанная по всем ныне действующим правилам, окажется недостаточной в часы максимального во-доразбора. Вот почему эти правила требуют уточнения. Смысл уточнений состоит в том, что водоподогреватель первой ступени рассчитывается на два эксплуатационных режима. Первый режим рассчитывается как обычно, то есть при расходе греющей воды, равном сумме расходов теплоносителя, использованного в водоподогревателе ГВС второй ступени и в системе отопления при полной нагрузке. Второй режим рассчитывается при расходе греющей воды, равном сумме расходов теплоносителя, использованного в водоподогревателе второй ступени при полной нагрузке и в системе отопления при минимальной нагрузке, которая определяется свойствами регулятора. Обычно минимальный расход сетевой воды, используемой в системе отопления, не должен быть менее 20% расчетного расхода. При этом живое сечение теплообменника в контуре греющей воды должно приниматься по результатам расчета первого режима. Сопоставляя результаты расчетов по двум режимам, выбирается теплообменник с большей поверхностью теплообмена. Результат можно считать окончательным, если определяющим для выбора теплообменника оказался первый режим. В том случае, если теплообменник выбран по условиям второго режима, необходимо дополнительно рассчитать гидравлические потери в контуре греющей воды при условии, что ее расход равен сумме расходов теплоносителя, использованного в водо-подогревателе ГВС второй ступени и в системе отопления при полной нагрузке. В схеме Б (рис. 1 б) никаких проблем с ГВС не возникнет, потому что недостаточная тепловая мощность первой ступени будет компенсирована второй ступенью. Регулятор перепада давления 10, установленный перед регулятором температуры ГВС 7, позволит пропустить через во-доподогреватель 5 столько сетевой воды, сколько потребуется для ее подогрева до нужной температуры. Таким образом, уменьшенный по сравнению с проектным значением расход сетевой воды на отопление будет компенсирован увеличенным расходом сетевой воды на ГВС с тем, чтобы оба потребителя тепловой энергии могли работать в оптимальном режиме. Схема Б - это хорошая схема, но теплоснабжающие организации редко разрешают потребителям работать без ограничения расхода. Чтобы система ГВС могла работать в оптимальном режиме при ограничении расхода, предлагается применять схему В (рис. 1в) с регулируемым расходом греющей воды в первой ступени водоподогревателя. В этой схеме водоподогреватель первой ступени 4 рассчитывается для работы только в одном режиме - при расходе греющей воды, равном сумме расходов теплоносителя, использованного в водоподогревателе второй ступени при полной нагрузке и в системе отопления при минимальной нагрузке. При увеличении расхода сетевой воды, используемой в системе отопления, излишнее количество воды пропускается по обводной линии, на которой установлен автоматический клапан прямого действия, поддерживающий на постоянном уровне давление до себя и выполняющий функцию перепускного клапана. После того, как регулирующий клапан 6 откроется полным сечением, давление на входе греющей воды в водоподогреватель 4 увеличится, в результате чего регулирующий клапан прямого действия, стремясь сохранить давление на входе, откроется и пропустит излишний расход теплоносителя по обводной линии. Схема В несколько ухудшает степень использования теплоносителя в абонентском вводе тепловой сети, но позволяет выполнить его более экономично за счет использования не слишком громоздкого водоподогревателя первой ступени. Вместе с тем, эта схема дает возможность успешно применить двухступенчатый подогрев воды при относительно небольших нагрузках ГВС. Даже там, где нагрузка ГВС составляет менее 20% от отопительной нагрузки, двухступенчатая схема с байпасом способна работать эффективно, в то время как без байпаса приходится применять в таких случаях одноступенчатую схему. 1. 5 .Исходные данные Исходные данные выбираются согласно приложению 1, пример исходных данных показан в таблице 1. Таблица 1 Исходные данные
Климатические данные для городов принимаются согласно СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». 1.6. Расчёт максимальных часовых расходов теплоты на отопление «Если известны назначение и строительный объем здания, то максимальный часовой расход теплоты на его отопление Qор определяется по формуле: Qор = с0,001qоVн(tвн - tнр) где: с - коэффициент, учитывающий единицы измерения теплового потока (МДж/ч, Мкал/ч, кВт) и соответственно равный с = 4,19, с = 1,0 или c = 1,163; - поправочный коэффициент, учитывающий зависимость тепловой характеристики здания qоот расчетной температуры наружного воздуха tнр; qо - удельная тепловая (отопительная) характеристика здания, зависящая от его назначения и объема, значения которой в ккал/(ч°См3), Vн - строительный объем здания по наружному обмеру, м3, который берётся из генплана или из паспорта здания, составленного на основании проекта или по данным бюро технической инвентаризации; tвн - усреднённая температура внутреннего воздуха в здании, °С; tнр - расчетная температура наружного воздуха, °С. Для определения коэффициента может также использоваться формула = 1 + 0,6(30 - tнр)/(tвн - tнр) Средние температуры внутреннего воздуха в зданиях принимаются равными: для детских садов, больниц, поликлиник tвн= 21С; для школ и предприятий общественного питания tвн= 16С; для деревообделочных цехов tвн= 18С; для гаражей tвн=10С и т.д. для жилых зданиях, общежитиях и гостиницах, расположенных в районах с расчетной температурой наружного воздуха tнр= -31С и ниже, температура внутреннего воздуха принимается равной tвн= 21С, а в районах с tнр= -30С и выше – tвн= 19 С. Таблица 2 Результаты расчёта максимальных часовых расходов теплоты на отопление здания по тепловым характеристикам
1.7. Расчёт максимальных часовых расходов теплоты на вентиляцию здания «Тепловая энергия в вентиляционных установках расходуется в отопительном периоде на нагрев наружного воздуха в калориферах приточных систем вентиляции или воздушно-тепловых завес. В жилых зданиях системы организованного притока подогретого воздуха согласно СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» отсутствуют и, следовательно, расход теплоты на их вентиляцию не учитывается. Тепловая нагрузка (максимальный часовой расход теплоты) на вентиляцию производственных и общественных зданий определяется по формуле: Qвр = с0,001qвVн(tвн - tнр) где: qв - удельная вентиляционная характеристика, зависящая от назначения здания и его наружного объёма Vн..» Qвр - максимальный часовой расход теплоты на вентиляцию равен 198,29кВт. 1.3. Расчёт максимальных часовых расходов теплоты на ГВС «Расходы теплоты на горячее водоснабжение (суточный Qсут, средний часовой Qср, максимальный часовой Qмакс) определяются по формулам: Qсут = 0,001mcGсут(tг- tх)(1 + Kтп) Qср = Qсут/Т, Qмакс = Qср(Kч + Kтп)/(1 + Kтп) где: m - фактическое число потребителей горячей воды в здании; Gсут - суточная норма расхода горячей воды в литрах на одного потребителя при средней температуре разбираемой воды tг= 60 °С, л/(сутпотр), принимается по прил. 2 или по СП 30.13330.2012; tг - средняя температура разбираемой потребителями горячей воды, С; tх - средняя температура холодной воды в отопительном периоде; С, если источником водоснабжения города или поселка является открытый водоем (река, озеро), то tх= 5 °С; при заборе воды из скважин tх следует принимать по данным водоснабжающей организации; - плотность горячей воды, кг/л; Kтп - коэффициент тепловых потерь; Т - период работы системы горячего водоснабжения в течение суток, ч/сут; Kч - коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды. Kч=(120Gч/Gсут)[0,2 + 0,6/(mGч/Gо)0,5 + 0,18/(mGч/Gо)] где: Gч - норма расхода горячей воды на одного потребителя в час наибольшего водопотребления, л/(чпотр); Gсут - суточная норма расхода горячей воды на одного потребителя, л/(сутпотр); Gо - часовой расход горячей воды водоразборным прибором, л/час. Значения Gсут, Gч и Gо для различных зданий приведены в СП 30.13330.2012 «Внутренний водопровод и канализация зданий». Таблица 3 Сводная таблица по итогам расчёта максимальных часовых расходов теплоты на горячее водоснабжение»
Таблица 9 Расходе тепла на приготовление горячей воды в месяц и год
1.4. Расчет годовых и месячных расходов тепловой энергии теплоснабжения «Расходы тепловой энергии в ГДж или Гкал на отопление зданий за определенный период (месяц или отопительный сезон) определяются по следующей формуле: Qо= 0,00124NQор(tвн - tн.ср)/(tвн - tнр) где: 24 - количество часов работы отопления в сутки; N - число суток в расчетном периоде или продолжительность отопительного сезона Nо или число дней в конкретном месяце Nмес; например, при пятидневной рабочей неделе Nм.в= Nмес5/7, а Nв= Nо5/7; Qор - расчетная тепловая нагрузка (максимальный часовой расход) в МДж/ч или Мкал/ч на отопление; tвн - средняя температура воздуха в здании, °С; tн.ср - средняя температура наружного воздуха за рассматриваемый период (отопительный сезон или конкретный месяц), °С, принимаемая по прил.2; tнр - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92). Расход тепловой энергии в ГДж/год или Гкал/год на вентиляцию за определённый период определяется по формуле: Qвент= 0,001Zв N Qвр(tвн - tн.ср)/(tвн - tнр) где: Qвр – число часов работы системы вентиляции в сутки, например: 1 смена – 8часов, 2 смены – 16 часов; N - число рабочих суток системы вентиляции в рассматриваемом периоде; Qвр - максимальный часовой расход теплоты на вентиляцию здания. Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение Qгв.год в ГДж/год или Гкал/год определяется по формуле: Qгв.год = 0,001Qсут(Nз + NлKл) где: Qсут - суточный расход теплоты на горячее водоснабжение здания в МДж/сут или Мкал/сут; Nз - число суток потребления горячей воды в здании за отопительный (зимний) период; для жилых домов, больниц, продуктовых магазинов и других зданий с ежедневной работой систем горячего водоснабжения Nз принимается равным продолжительности отопительного сезона Nо; Nз— это число рабочих дней в течение отопительного периода, например при пятидневной рабочей неделе Nз= Nо5/7; Nл - число суток потребления горячей воды в здании за летний период; для жилых домов, больниц, продуктовых магазинов и других зданий с ежедневной работой систем горячего водоснабжения Nл = 350 - Nо, где 350 - расчетное число суток в году работы систем ГВ; для предприятий и учреждений Nл - это число рабочих дней в течение летнего периода, например при пятидневной рабочей неделе Nл= (350 - Nо)5/7; Kл - коэффициент, учитывающий снижение расхода теплоты на ГВ из-за более высокой начальной температуры нагреваемой воды, которая зимой равна: tхз=5 °С, а летом в среднем tхл = 15 °С; при этом коэффициент Kл будет равен: Kл= (tг- tх.л)/(tг- tх.з) = (60 - 15)/(60 - 5) = 0,8 При заборе воды из скважин может оказаться tх.л= tх.з и тогда Kл= 1,0; - коэффициент, учитывающий возможное уменьшение количества потребителей горячей воды в летнее время в связи с отъездом части жителей из города на отдых и принимаемый для жилищно-коммунального сектора равным = 0,8 (для курортных городов = 1,5), а для предприятий = 1,0. Таблица 4 Расход тепла на отопление по месяцам и год
Таблица 5 Расход тепла на вентиляцию
1.5. Определение расходов сетевой воды теплоснабжения Расходе сетевой воды на теплоснабжение определяется следующим выражением: G = Qмакс/c·∆t где: Qмакс– максимальная часовая нагрузка на соответствующий вид потребления; с - коэффициент, учитывающий единицы измерения теплового потока (МДж/ч, Мкал/ч, кВт) и соответственно равный с = 4,19, с = 1,0 или c = 1,163; ∆t – разность температур подаваемой воды и обратной воды. ∆t = t1 – t2 Таблица 6 Сводная таблица по расчёту расхода сетевой воды
 Рис. 1. Схема теплоснабжения 1.6. Суммарные расходы тепла на отопление ГВС и вентиляцию По итогам расчёта составляется сводная таблица, в которой занесены данные по теплопотреблению на отопление, вентиляции и ГВС, а также суммарное теплопотребление объекта. Таблица 7 Сводная таблица расход тепла на отопление вентиляцию и ГВС
 Рис. 2. Сравнительная диаграмма расходов тепла | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||