5.2. Вибір водонагрівача

Для нагрівання холодної води у технічному підпіллі будинку встановлено швидкісний трубчатий водоводяний нагрівач. Його підключено до вводу системи теплопостачання будинку по паралельній одноступеневій схемі. Гріюча вода тече по між трубному простору, нагріваємо – по трубкам. Водонагрівач підбираємо на температури теплоносія води в тепловій мережі для літнього періоду року.

Теплову потужність водонагрівача розраховують за формулою, кВт:

, ( )

де - максимальна за годину витрата гарячої води для будинку в цілому, м³/год, , підставляючи значення відповідних величин для гарячого водопостачання; 55- температура води на виході з водонагрівача, °С;

t^c - температура холодної води 5 °С;

- втрати теплової потужності трубопроводами мережі гарячого водопостачання, кВт.

Для спрощення розрахунку допустимо прийняти дорівнює 20% від . Тоді формула ( ) приймає вигляд, кВт:

(1.45·1.53·(55-5)=110.9 [кВт] )

Послідовність розрахунку.

1. Витрата гріючої води, кг/с:

( 110.9/(4.19·(70-30)=0.66[кг/с])

де С – теплоємність води, 4,19 кДж/ (кг · °С);

Т_{1 –} температура гріючої води (теплоносія) на вході у водонагрівач,

70 °С;

Т₂ –те саме на виході з водонагрівача, 30 °С.

2. Витрата нагріваємої води, кг/с:

( 110.9÷(4.19·(55-5)=0.53[кг/с] )

3. Розраховуємо орієнтирне значення площі перетину між трубного простору, м², при рекомендуємій швидкості гріючої води 0,5…1,0 м/с (приймаємо середнє значення – 0,75 м/с):

(0.66÷(988·0.75)=0.00089[м²] )

де ρ_л = 988 кг/м³ - середня густина гріючої води для літнього режиму теплопостачання; орієнтуючись на розраховану площу перетину між трубного простору приймають водонагрівач.

Приймаємо водонагрівач ОСТ 34588-68, номер підігрівача __; технічна характеристика: довжина трубок __м; внутрішній діаметр корпусу Д_вн = мм = м; площа поверхні нагріву однієї секції F₁ = м²; число трубок Z= шт.; площа живого перетину трубок f_тр = м²; площа живого перетину між трубного простору f_мт = м²; діаметр латунних трубок зовнішній d₃ =16 мм = 0,016 м, внутрішній d_в =14 мм= 0,014 м.

Еквівалентний діаметр міжтрубного простору, м:

( (50²-4·16²)÷(50+4·16)=0.013[м] )

4. Уточнена швидкість гріючої води, м/с:

( 0.66÷(988·0.00089)=0.75[м/с] )

5. Швидкість нагріваємої води у трубках, м/с, (рекомендуєма швидкість води 0,5…1,0 м/с):

(0.53÷(995·0.00062)=0.86[м/с] )

де ρ_н = 995 кг/м³ – середня густина нагріваємої води для літнього режиму

6. Середня температура грiючої води:

t_сер = 0,5(Т₁+Т₂), °С ( 0.5·(70+30)=50[°с] )

7. Середня температура нагріваємої води:

T_сер =0,5(55+ t^c), °C 0.5·(55+5)=30[°с]

8. Коефіцієнт теплообміну між гріючою водою і зовнішньою поверхнею трубок, Вт/ (м² ∙°С):

α₁ = 1,163 ∙ (1400+ 18Т_сер – 0,035 ) (1,163∙ (1400+ 18·30-0.035·900 )·1.88= 4172.82[Вт/м²· °С],)

9. Коефіцієнт теплообміну між внутрішньою поверхнею трубок і нагріваємою водою Вт/ (м²· °С ):

α ₂ = 1,163∙ (1400+ 18t_сер – 0,035 ) ( 1,163∙ (1400+ 900-87.5 )·2.1= 5403.58[Вт/м²· °С]

10. Коефіцієнт теплопередачі, Вт/ (м²∙ °C ):

1÷(0.00024+0.00018+0.000011)=2320.18[Вт/ (м²· °С )]

У водонагрівач вставлено латунні трубки зовнішнім діаметром 16 мм і товщиною стінки 1,0 м; для таких трубок δ_ст/ λ_ст = 0,000011 (δ_ст - товщина стінки, м; λ_ст - коефіцієнт теплопровідності стінки, Вт/(м ∙°С).

11. Середньологарифмічна різниця температур води у водонагрівачі, °С:

((70-55)-(30-5))÷(2.3·(-0.22))=19.76[°С]

12. Площа поверхні нагріву водонагрівача, м²:

, (1000·110.9)÷(0.8·2320.18·19.76)=3.02[м² ]

де μ –коефіцієнт , враховує накип і забруднення трубок. Для латунних трубок в умовах прямоточного водопостачання чистої води μ= 0,8…0,85.

13. Кількість секцій водонагрівача, шт.:

n=F/F₁ , (3.02÷0.65=4.64)

де F₁ –площа, м², поверхні нагріву однієї секції довжиною м.

Розраховану кількість секцій округляють до цілого числа у більшу сторону.

14. Втрати напору, м, у трубках:

(0.53·0.74·4.64)=1.82

у міжтрубному просторі

(1.1·0.75·4.64)=2.85

Висновок: приймаємо водонагрівач ОСТ 34588-68, Z-0 , кількість секцій .