2. Блок системи гарячого водопостачання

Блок системи ГВП в себе включає:

• теплообмінник пластинчастий;

• двоходовий регулюючий клапан з регулятором температури прямої дії;

• бак – аккумулятор;

• систему дренажних трубопроводів;

• арматуру, фільтри і контрольно-вимірювальні прилади;

• циркуляційні насоси.

3.7.3.1 Розрахунок пластинчатого теплообмінника

Розрахунковий температурний графік:

- температура мережевої води у подавальному трубопроводі в точці зламу температурного графіка °С;

- температура мережевої води у зворотному трубопроводі в точці зламу температурного графіка °С;

- температура води що нагрівається, на вході в підігрівник

=5°С;

- температура води що нагрівається, на виході з підігрівника

=55°С.

Теплове навантаження на систему гарячого водопостачання

0,3 МВт .

Средньологарифмічна різниця температур

Рисунок 3.7.2 – Графік зміни температур теплоносіїв

Середній температурний напір за формулою (3.7.6)

°С,

°С.

Тоді середній температурний напір дорівнює:

°С.

Швидкість мережевої води у каналі:

, (3.7.40)

де z₁ – кількість каналів у теплообміннику зі сторони гріючого теплоносія, шт, приймаємо z₁=2 шт;

f₁ – площа поперечного розрізу каналу, м², по [23] приймаю для пластинчатого теплообмінника типа Р-0,3 р f₁=0,0024;

ρ₁ – густина води, кг/м³, [24] приймємо при

;

G_гв – витрата мережевої води на ГВП.

. (3.7.41)

.

• коефіцієнт тепловіддачі визначається за формулою (3.7.10)

• ,

де λ₁ – коефіцієнт теплопровідності, приймаємо за [24]

Критерій Нусельта, для турбулентного режиму визначаємо за формулою (3.7.11):

,

де - число Прандтля при , [24] =2,98;

- число Прандтля при , [24] =3,92;

Re₁ - число Рейнольдса, визначаємо за формулою (3.7.12):

,

d_э – еквівалентний діаметр каналу, м, за [ 23] приймаємо d_э=0,0095 м;

ν₁ – коефіцієнт кінематичної в’язкості, [24] ;

.

.

.

Коефіцієнт тепловіддачі середовища що нагрівається, α₂

- швидкість води, що нагрівається, у каналі, м/с:

, (3.7.42)

де z₂ – кількість каналів у теплообміннику зі сторони води, що нагрівається, шт, приймаємо z₂= z₁ +1=3 шт;

ρ₂ – густина води, кг/м³, [24] приймаємо

;

G_гв.вн – витрата води системи ГВП.

(3.7.43)

.

• коефіцієнт тепловіддачі визначається за формулою (3.7.16)

,

де λ₂ – коефіцієнт теплопровідності, приймаємо [24] .

Критерій Нусельта, для турбулентного режиму, визначаємо за формулою(3.7.17):

,

де - число Прандтля при ,[24] =5,72;

Re₂ - число Рейнольдса, визначємо за формулою (3.7.18):

,

d_э – еквівалентний діаметр каналу, м, по [23] приймаємо d_э=0,0095 м;

ν₂ – коефіцієнт кінематичної в’язкості, [24] ;

.

.

.

Коефіцієнт теплопередачі визначаємо за формулою (3.7.19) :

,

де - термічний опір забруднення на стіні, за [23] приймаємо ;

δ_ст – товщина стінки пластини, приймаємо за [23] δ_ст=0,001 м;

λ_ст – коефіцієнт теплопровідності нержавіючої сталі, , за [23] λ_ст=16 .

.

Площа поверхні теплообміну апарату

, (3.7.44)

де - середньологарифмічна різниця температур, ^˚С.

.

. Площа поперечного розрізу пакета

- по стороні ходу 1-го (гарячого) теплоносія

. (3.7.45)

.

- по стороні ходу 2-го (холодного) теплоносія

, (3.7.46)

.

Кількість каналів у одному пакеті

- для 1-го (гарячого) теплоносія визначаємо за формулою (3.7.23):

.

приймаємо m₁= 2 шт.

- для 2-го (холодного) теплоносія визначаємо за формулою (3.7.24):

.

.

приймаємо шт.

Число пластин у одному пакеті

- для 1-го (гарячого) теплоносія визначаємо за формулою (3.7.25):

.

.

- для 2-го (холодного) теплоносія визначаємо за формулою (3.7.26):

.

Поверхня теплообміну одного пакета

- для 1-го (гарячого) теплоносія визначаємо за формулою(3.7.27):

.

.

- для 2-го (холодного) теплоносія визначаємо за формулою (3.7.28):

.

.

Кількість пакетів у апараті

- по стороні хода 1-го (гарячого) теплоносія визначаємо за формулою (3.7.29):

.

приймаємо Х₁=3;

- по стороні хода 2-го (холодного) теплоносія визначаємо за формулою (3.7.30):

приймаємо Х₂=3.

Фактичні площа поперечного перерізу пакетів за формулами (3.7.31), (3.7.32):

.

.

Значення фактичної швидкості середовищ:

. (3.7.47)

.

. (3.7.48)

.

Оскільки значення фактичних швидкостей більше, ніж на 5% відрізняється від відповідних (формули (3.7.7), (3.7.13)), необхідно виконати перевірку – чи забезпечить обрана поверхня теплообміну передачу необхідної кількості теплоти при фактичних швидкостях середовищ.

Число Рейнольдса гріючого середовища визначаємо за формулою (3.7.12):

.

Критерій Нусельта гріючого середовища, для турбулентного режиму визначаємо за формулою (3.7.11):

.

Коефіцієнт тепловіддачі гріючого середовища визначаємо за формулою (3.7.10):

.

Число Рейнольдса, для середовища що нагрівається, визначаємо за формулою (3.7.18)

.

Критерій Нусельта, для середовища що нагрівається, для турбулентного режиму визначаємо за формулою (3.7.17):

.

Коефіцієнт тепловіддачі середовища що нагрівається визначаємо за формулою (3.7.10):

.

Коефіцієнт теплопередачі визначаємо за формулою (3.7.19):

.

.

Площа поверхні теплообміну апарата, за формулою (3.7.20):

.

Кількість пластин в апараті за (3.7.35):

Приймаємо кількість пластин у апараті 12 шт.

Обираємо пластинчатий теплообмінник РС 0,5Р-5,17-2К.

Компоновка пластин .

Коефіцієнти гідравлічного опору одиниці відносної довжини каналувизначаємо за формулами (3.7.36), (3.7.37):

.

.

Гідравлічний опір пакетів пластин за формулою (3.7.38), (3.7.39) :

.