3.7.2 Подбор водонагревателя

Принимаем к проектированию двухступенчатую последовательную схему подключения водонагревателя к тепловой сети.

Эта схема обеспечивает нагрев холодной воды в водонагревателе первой ступени, в котором теплоносителем служит вода из обратной магистрали системы теплоснабжения после системы отопления. Во второй ступени водонагревателя теплоносителем служит подающая сетевая вода теплоснабжения перед подачей ее в элеватор. Вторая ступень служит для догрева воды до 60ºС при расходах больших, чем средние значения, и температурах обратной воды менее 70ºС.

Преимущества двухступенчатой последовательной схемы – наименьший, по сравнению со всеми схемами установки водонагревателей, расход теплоносителя. Недостатки – завышение площади поверхностей нагрева и то, что работа теплового узла, собранного по ней, невозможна без автоматического регулирования.

Расчет водонагревателя сводится к определению площади поверхности нагрева поверхности и потерь давления.

1. Площадь трубок водонагревателя при V = 1м/с:

F = q^h_hr/3600 · V = 13,49 /3600 · 1 = 0,00375м² (3.23)

Площадь живого сечения латунной трубки (d_вн=14мм, d_нар=16мм):

F = πd_вн²/4 = 3,14 · 0,014²/4 = 0,000154м² (3.24)

Число трубок водонагревателя: n = F/f = 0,00375/0,000154 = 25

Технические характеристики водонагревателей по ГОСТ 27590

Условное обозначение	Наружный диаметр корпуса секции Dн, мм	Число трубок в секции, n, шт	Площадь сечения трубок, fтр, м2	Площадь сечения межтрубного пространства, fмтр, м2	Поверхность нагрева одной секции, Fсек, м2, при длине, мм
					2000	4000
168	167	37	0,0057	0,0122	3,49	6,98

2. Определяем фактическую скорость движения воды по трубочкам выбранного водонагревателя при максимально часовом расходе горячей воды q^h_hr:

V_факт = q^h_hr/3600Σf = 13,49/(3600 · 0,0057) = 0,66м/с (3.25)

3. Определяем максимальную скорость движения воды через водонагреватель при максимальном расходе горячей воды q^h:

V_max = 3,6q^h/3600Σf = 3,6 · 4,93/(3600 · 0,0057) = 0,86м/с (3.26)

4. Определяем скорость движения воды при пропуске циркуляционного расхода:

V_cir = 3,6q^cir/3600Σf = 3,6*1,21/(3600*0,0057) = 0,21м/с (3.27)

5. Определяем поверхность нагрева водонагревателя:

для зимних условий:

Δt = (Δt_б - Δt_м)/(2,31 · lg(Δt_б / Δt_м)), ⁰С (3.28)

где Δt_б = T_вх^h - t_вых^h = 115 - 66 = 49⁰С;

Δt_м = T_вых^h - t_вх^c = 80 - 10 = 70⁰С.

Δt = (49 - 70)/2,31 · lg(49/70) = 59⁰С

Тогда поверхность нагрева для зимних условий составит:

F_з = β · Q^h_hr/3,6 · μ · δ · Δt = 1,1 · 613626/3,6 · 0,7 · 2900 · 59 = 1,57м² (3.29)

где β – коэффициент запаса;

Q^h_hr – расчетное количество теплоты;

μ – коэффициент, учитывающий снижение теплопередачи в связи с заростанием;

δ – коэффициент теплопередачи нагреваемой поверхности, Вт/м²*град;

Δt – расчетная разность температур теплоносителя и нагреваемой воды.

для летних условий:

Δt_б = T_вх^h - t_вых^h = 70 - 66 = 4⁰С;

Δt_м = T_вых^h - t_вх^c = 35 - 10 = 25⁰С;

Δt = (4 - 25)/2,31 · lg(4/25) = 12⁰С.

Поверхность нагрева для летних условий:

F_л = β · Q^h_hr/3,6 · μ · δ · Δt = 1,1 · 613626/3,6 · 0,7*2900 · 11 = 8,4м².

6. Число секций водонагревателя определим по формуле:

N = F_л/F_сек = 8,4/3,49 = 3шт (3.30)

где F_сек – поверхность нагрева одной секции водонагревателя при его длине 2000мм.

7. Определяем потери напора в водонагревателе при пропуске максимального часового расхода горячей воды:

h_вод-ля = β_э · S · V²_факт · n, (3.31)

где β_э = 2, при чистке водонагревателя 2 раза в год;

S =0,75, при длине секции водонагревателя 2000мм;

n – число секций водонагревателя.

h_вод-ля = 2 · 0,75 · 0,66² · 3 = 1,96м.

8. Потери напора в водонагревателе при пропуске циркуляционного расхода равны:

h_вод-ля^cir = β_э · S · V_cir² · n = 2 · 0,75 · 0,21² · 3 = 0,2м. (3.32)