1. Исходные данные
В работе необходимо выполнить технико-экономическое обоснования одного из двух сравнительных вариантов. Сравнение можно производить для одной и той же тепловой мощности на горячее водоснабжение, зависящей от числа жителей, но могут присоединяться по различным схемам к тепловой сети, например:
1) Параллельную с параллельной, но в одном варианте скорость воды внутри трубок принять 0,7м/с, а во втором 1,5 м/с
2) Параллельную с двухступенчатой смешанной, но скорость внутри трубок принять одинаковой 1м/с, для одной и той же тепловой мощности.
3) Параллельную с двухступенчатой последовательной, при тех же условиях, что и в п.2.
При определении тепловой мощности на отопление зданий, удельный объем здания, приходящийся на одного человека равен 50…60 куб.м/чел
Тогда суммарный объем зданий по каждому варианту можно определить Vн=(50…60)хm,куб.м
| Параметр | t, ˚C | m, чел | Kr=f(U) | а, л/чел.сутки |
| | 185 | 550 | - | 90 |
2. Определение расчетного теплового потока на нужды горячего водоснабжения.
, где
- среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение
Кч – коэффициент часовой неравномерности, принимается 2…2,4
Среднечасовой расход теплоты определяется
, где
Кс – коэффициент суточной неравномерности, равен 1,2…1,3
m-число потребителей горячей воды
а-норма расхода горячей воды на 1 человека в сутки, принимается а=80…100(л/чел) в сутки
b-норма расхода с учетом общественных зданий, принимается 5…20л/чел в сутки
tr – температура горячей воды, tr=55˚C
tx3-температура холодной воды, в зимнее время tx3=+5˚C
Тогда, расчетный тепловой поток на нужды водоснабжения
3. Выбор схемы присоединения водоподогревательной системы горячего водоснабжения
Присоединение водоподогревательной системы горячего водоснабжения должно определяться
А) при $IMAGE6$ - по двухступенчатой схеме;
Б) при $IMAGE7$ - по параллельной схеме
Максимальный часовой расход теплоты на отопление определяется
$IMAGE8$, где
qо – удельная отопительная характеристика
Vн – объем здания по наружному обмеру
tвн – усредненная расчетная температура внутреннего воздуха в здании
tн.о. – расчетная для отопления температура наружного воздуха
η – поправочный коэффициент на тепловую характеристику, зависящий от расчетной для отопления температуры наружного воздуха.
n-количество зданий, присоединенных к данному тепловому пункту.
4. Тепловой расчет отопительной установки
Примем варианты сравнения схем присоединения водоподогревателей к тепловой сети: параллельную с параллельной, но в одном варианте скорость воды внутри трубок принять 0,7м/с, а во втором 1,5 м/с.
1) Расход сетевой воды, проходящей через межтрубное пространство подогревателя
$IMAGE9$, где
С – теплоемкость воды, 4,19кДж/(кг*град)
$IMAGE10$ - температура сетевой воды на входе в подогреватель (принимается по температурному графику). Можно принять 70˚С.
$IMAGE11$ - то же на выходе из подогревателя, принимается 30-35˚С
2) Расход водопроводной воды, при максимальной нагрузке горячего водоснабжения
$IMAGE12$, где tг – расчетная температура воды на горячее водоснабжение, принимается 60-65˚С
Подбор типа водоподогревателя производится с таким расчетом, чтобы скорость воды внутри трубок была в пределах wmp=0,8-1,5м/с и общие потери давления ΔРmp=40 – 60 кПа. Возьмем в качестве водоподогревателей:
В первом варианте ОСТ 34-588-68 с длиной подогревателя 2300, отношение наружного и внутреннего диаметра 76/69, живое сечение трубок 0,00108 кв.м, межтрубное пространство 0,00233 кв.м., поверхность нагрева одной секции 0,65 кв.м, кол-во трубок 7.
Во втором варианте длина подогревателя 2340, отношение наружного и внутреннего диаметра 89/82, живое сечение трубок 0,00185кв.м, межтрубное пространство 0,00287 кв.м., поверхность нагрева одной секции 1,11 кв.м., количество трубок 12.
3) Скорость воды внутри трубок
$IMAGE13$, где ρ – плотность воды
$IMAGE14$
$IMAGE15$
Согласно условию, мы взяли два сравнительных варианта: для первого скорость воды внутри трубок 0,7м/с, во втором 1,5м/с.
4) Скорость сетевой воды в межтрубном пространстве
$IMAGE16$
$IMAGE17$
5) Средняя температура сетевой воды
$IMAGE18$
6) Средняя температура подводной воды
$IMAGE19$, tг=60˚С, tх3=5˚С
7) Коэффициент теплопередачи от сетевой воды к наружной поверхности трубок
$IMAGE20$
$IMAGE21$, где
dэ – эквивалентный диаметр межтрубного пространства.
$IMAGE22$ $IMAGE23$
8) Коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубок к водопроводной воде
$IMAGE24$
$IMAGE25$, где
dmp – внутренний диаметр трубок = 0,014м
9) Коэффициент теплопередачи от сетевой к водопроводной воде
$IMAGE26$
$IMAGE27$, где
m=0,8-0,85 – коэффициент, учитывающий загрязнение трубок
δmp=0,001 – толщина стенки трубок
λmp –коэффициент теплопроводности латуни, принимается 104,7
10) Средний температурный напор в подогревателе
$IMAGE28$, где
Δtδ, Δtм – больший и меньший перепады температур в подогревателе
При противотоке
$IMAGE29$
11) Необходимая поверхность нагрева подогревателя
$IMAGE30$
$IMAGE31$, где
$IMAGE32$ - максимальный расход на горячее водоснабжение
12) Количество стандартных секций подогревателя
$IMAGE33$
$IMAGE34$
5. Гидравлический расчет подогревателя
Для секционных подогревателей с внутренним диаметром трубок 0,014м потери давления составят
$IMAGE35$, где
n- коэффициент, учитывающий зарастание трубок, можно принять равным 4.
m – коэффициент гидравлического сопротивления одной секции подогревателя, принимается 0,75.
$IMAGE36$
$IMAGE37$
Потери давления в межтрубном пространстве
А) Для I ступени
$IMAGE38$
Б) Для II ступени
$IMAGE39$
l – длина секции подогревателя
λ – коэффициент гидравлического трения, принять 0,04
Σξ – суммарный коэффициент местных потерь, можно принять 13,5
6. Баланс гидравлических потерь
Суммарные потери давления в системе горячего водоснабжения при питании из городского водопровода должны подчиняться неравенству
$IMAGE40$
Если суммарные потери давления превысят располагаемое давление ΔРр в водопроводе, то необходима установка насосов.
7. Подбор повысительного и циркулярного насоса
Необходимое давление (напор) повысительного насоса определяется разностью между суммарными потерями давления в системе горячего водоснабжения и располагаемым давлением городского водопровода.
$IMAGE41$
По этому давлению и расчетному расходу воды подбирается насос.
Давление, которое должен развивать циркулярный насос, определяется
$IMAGE42$, где
ΔР1 и ΔР2 – потеря давления в подающем и циркулярном трубопроводах.
ΔРтр.ц – потеря давления в подогревателе при циркулярном расходе.
К установке принимают два насоса: рабочий и резервный.
8. Технико-экономическая часть
Таблица 1. Сравнительные данные по двум вариантам подсоединения водоподогревателя
| № варианта | ώтр, м/с | F, кв.м | ΔРтр, кПа | ΔРм.тр, кПа |
| Вариант 1 | 1,29 | 5035 | 20466 | 87376 |
| Вариант 2 | 0,75 | 7281 | 5906 | 25208 |
Для определения капиталовложений можно принять удельную стоимость теплообменника С=90…130 грн/кв.м
Тогда капиталовложения
К1 = С * F1 = 100*5035 = 503500 грн
К2 = С*F2 = 100 * 7281 = 728100 грн
Принимаем первый вариант, т.к. расчетная поверхность меньше на 2246 кв.м. и капиталовложений меньше на 224616 грн.