5.4 Определение расчетных расходов теплоты на горячее

водоснабжение

Для того чтобы можно было подобрать оборудование, необхо­димое для работы системы горячего водоснабжения, необходимо определить максимально-часовой расход теплоты в сутки макси­мального водопотребления.

Расход теплоты системой в течение часа максимального водопо­требления за период максимального водопотребления на нужды го­рячего водоснабжения с учетом теплопотерь (кВт), СНиП рекомен­дует определять по формуле:

где – максимальный часовой расход горячей воды;

– средняя температура воды в водоразборных стояках систе­мы горячего водоснабжения;

– температура холодной воды, принимается в соответствии с заданием на проектирование (при отсутствии данных – 5 °С);

Q^ht – суммарные теплопотери подающими и циркуляцион­ными трубопро водами, кВт.

кВт.

Максимальный часовой расход теплоты используется при расчете площади поверхности теплообмена водоподогревателей.

5.5 Подбор оборудования цтп и водонагревателя

В ЦТП располагается основное инженерное оборудование систем холодного и горячего водоснабжения: водомерные узлы; повысительные установки различного назначения: для подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды, для создания искусственной циркуляции; водонагреватели. На рисунке 8 представлена аксонометрическая схема ЦТП.

Рисунок 8 – План ЦТП

В ЦТП располагаются водонагреватели, которые рассчитывают на максимальный часовой расход воды и максимальный часовой расход теплоты.

Согласно [12 ] принимаем водонагреватель 54 ГОСТ 27590 со следующими характеристиками:

• наружный диаметр корпуса секции D_н – 57 мм;

• число трубок в секции – 4 шт;

• площадь сечения трубок – 0,00062 м²;

• площадь межтрубного пространства – 0,00116 м²;

• поверхность нагрева одной секции при длине 2000 мм – 0,37 м².

На рисунке 9 представлена аксонометрическая схема ЦТП.

Рисунок 9 – Аксонометрическая схема ЦТП

Величину напора, требуемого для подачи нормативного расхода воды к диктующему водоразборному устройству при наибольшем хозяйственно-питьевом водопотреблении с учетом потерь напора на преодоление сопротивлений по пути движения воды, определим по формуле

Так как требуемый напор больше гарантийного, требуется установка повысительных насосов. Требуемый напор насосов определим по формуле

;

Для расхода воды 0,766м³/ч и напора27,47м устанавливаем 2 насоса К20/30 (1 рабочий, 1 резервный).

В данном курсовом проекте принимается к проектированию ши­роко распространенная двухступенчатая последовательная схема присоединения водонагревателей к тепловой сети. В первой ступени вода подогревается "обратной" водой отопительной системы. При расчетной наружной температуре (зимой), когда тем­пература обратной воды из отопительной системы является макси­мальной, водонагреватель I ступени обеспечивает нагрев горячей во­ды до требуемой температуры при среднем часовом расходе. При на­грузке на систему горячего водоснабжения выше средних значений, а также при повышении температуры наружного воздуха, и соответст­вующем снижении температуры теплоносителя, нагрев воды оказы­вается недостаточным, поэтому она подогревается во II ступени, ко­торая включена параллельно системе отопления.

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

Расчет и подбора водонагревателя ведется в следующей последовательности:

1. Определяется площадь трубок водонагревателя, при скорости движения нагреваемой воды V ≈ 1,0 м/с

, (22)

м².

Сравнивая полученную величину и площадь живого сечения трубок водонагревателей, подбираем конкретный водонагреватель. Принимаем водонагреватель 57 со следующими характеристиками:

• наружный диаметр корпуса секции 57 мм;

• число трубок в секции 4;

• площадь сечения трубок 0,00062 м²;

• площадь сечения межтрубного пространства 0,00116 м².

2. Определяется фактическая скорость движения нагреваемой воды по трубкам выбранного водонагревателя при максимальном часовом расходе горячей воды

(23)

где ∑f_mp – площадь сечения трубок водонагревателя, м².

м/с.

3. Определяется максимальная скорость движения горячей воды через водонагреватель при пропуске максимального (расчетного) расхода горячей воды q^h

; (24)

м/с.

4. Определяется поверхность нагрева водонагревателя

(25)

где β – коэффициент запаса, β =1,1;

– расход тепла в сутки максимального водопотребления на нужды горя чего водоснабжения в течение часа максимального по­требления, кВт;

μ – коэффициент, учитывающий снижение теплопередачи в связи с зарастанием, μ =0,7;

к – коэффициент теплопередачи нагревательной поверхности, принимается 2900;

ΔT – среднелогарифмическая разность температур греющей и нагреваемой воды, °С.

Суточные расходы теплоты определяют по формуле

(26)

где – количество теплоты, требуемой для нагрева 1 л воды до расчетной температуры;

–cуточные расходы горячей воды, м³/сут на чел.;

C – теплоемкость воды равная 4,19 кДж/(кг ^{. 0} С);

–плотность воды равная 1000 кг/м³;

t^h – температура горячей воды равная 55 ⁰ С;

t^c – температура холодной воды в отопительный период (+2 ⁰С), ⁰С;

К – коэффициент, учитывающий потери теплоты трубопроводами, принимаем равным 0,25.

Количество теплоты, требуемой для нагрева 1 л воды

; (27)

Суточные расходы горячей воды

(28)

м³/сут;

Средние часовые расходы теплоты вычисляем по формуле

(29)

, (30)

м³/ч.

Получим

Максимальные часовые расходы теплоты вычисляем по формуле

(31)

При g^h = 222 МДж/м³; = 0,059 ГДж/ч;= 1,482 м³/ч

Величина ΔT , °C, определяется по формуле

(32)

Среднелогарифмическая разность температур греющей и нагреваемой воды рассчитывается для условий зимы и условий лета. Отличие в этих режимах заключается в том, что летом и зимой теп­лоноситель имеет разные параметры.

Для зимнего времени параметры теплоносителя

= 130 ⁰С;

=70 ⁰С;

= 5 ⁰С;

=60 ⁰С.

°C.

Для летнего времени параметры теплоносителя

= 30 ⁰С;

=70 ⁰С;

= 60 ⁰С;

=10 ⁰С.

°C.

Тогда поверхность нагрева нагревателя для зимнего времени

м².

Поверхность нагрева нагревателя для летнего времени

м².

5. По большему из значений F₃ и F_Л, м², определяют число сек­ций водонагревателя

, (33)

где F_c – площадь поверхности нагрева одной секции, при длине 2 м площадь для выбранного водонагревателя 0,37м².

шт.

6. Определяются потери напора в водонагревателе, м, при пропуске максимального часового расхода горячей воды :

(34)

где β_э – коэффициент, учитывающий сопротивление водонагрева­теля в процессе эксплуатации, принимаем чистку водонагревателя 1 раз в год, тогда β_э = 2.

V_факт – фактическая скорость движения воды по трубкам дан­ного водонагревателя при пропуске максимального часового расхода горячей воды q^cir.

S – коэффициент сопротивления одной секции водонагревателя, принимаем длину секции 2 м, тогда S = 0,4.

n – число секций водонагревателя.

7. Определяется скорость движения воды по трубкам водонагревателя, м/с, при пропуске циркуляционного расхода горячей воды q^cir , л/с:

(35)

м/с.

8. Определяются потери напора в водонагревателе, м, при пропуске циркуляционного расхода горячей воды q^cir , л/с:

(36)

м.

5.6 Подбор повысительной установки для циркуляционных насосов горячего водоснабжения

Необходимый напор насосов, м, определяется по формуле:

м, (33)

где Н_тр – требуемый напор (наибольшее из и ),м;

– потери напора в повысительной установке ЦТП, при­нимаются 1...1.5 м;

– потери напора в водомере, расположенном в ЦТП м;

H_g – наименьший гарантированный напор в городской водо­проводной сети, м.

м.

Полную вместимость емкости V, для гидропневмобака следует определять по формуле:

м³ (34)

где W – регулирующий объем емкости, который определяется по формуле:

м³ (35)

где – часовой расход воды, подаваемой насосом, м³/ч;

п – допустимое число включений насосной установки в 1 час, при­нимаемое для установок с гидромневмобаком 6...10.

м³.

А – отношение абсолютного минимального давления к макси­мальному, 0,75 – для установок с напором до 50 м;

В – коэффициент запаса вместимости бака, принимаемый: 1,2...1,3 – при использовании насосных установок, работающих в повторно-кратковременном режиме;

м³ .

На основании расчета определяем размеры пневмобака: h и d, при­нимая соотношение высоты (h) к диаметру (d) в пределах 0,8 – 1,0.

Принимаем h=0,5 м, а d=0,6 м.

(37)

где – потери напора, м, в подающем трубопроводе и водоподогревателе при пропуске циркуляционного расхода , т.е. в режиме циркуляции.

– потери напора в циркуляционном трубопроводе, м.

Циркуляционный насос должен обеспечивать подачу циркуляционного расхода , и иметь напор, м, компенсирующий потери напора в циркуляционных кольцах и водонагревателе при пропуске этого расхода.

;

м³/ч.

Требуемый напор при циркуляции определим по формуле

м.

Для расхода воды 2,98м³/ч и напора10,79м устанавливаем 2 насоса К20/30 (1 рабочий, 1 резервный).