Приложение 2 2 страница

Приложение 7

Тепловой и гидравлический расчет горизонтальных

секционных кожухотрубных водо-водяных подогревателей

Горизонтальные секционные скоростные водоподогреватели по ГОСТ 27590 с трубной системой из прямых гладких или профилированных труб отличаются тем, что для устранения прогиба трубок устанавливаются двухсекторные опорные перегородки, представляющие собой часть трубной решетки. Такая конструкция опорных перегородок облегчает установку трубок и их замену в условиях эксплуатации, так как отверстия опорных перегородок расположены соосно с отверстиями трубных решеток.

Каждая опора установлена со смещением относительно друг друга на 60 °С, что повышает турбулизацию потока теплоносителя, проходящего по межтрубному пространству, и приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубок, а соответственно - возрастает теплосъем с 1 кв.м поверхности нагрева. Используются латунные трубки наружным диаметром 16 мм, толщиной стенки 1 мм по ГОСТ 21646 и ГОСТ 494.

Еще большее увеличение коэффициента теплопередачи достигается применением в трубном пучке вместо гладких латунных трубок профилированных, которые изготавливаются из тех же трубок путем выдавливания на них роликом поперечных или винтовых канавок, что приводит к турбулизации пристенного потока жидкости внутри трубок.

Водоподогреватели состоят из секций, которые соединяются между собой калачами по трубному пространству и патрубками - по межтрубному (рис. 1-4 настоящего приложения). Патрубки могут быть разъемными на фланцах или неразъемными сварными. В зависимости от конструкции водоподогреватели для систем горячего водоснабжения имеют следующие условные обозначения: для разъемной конструкции с гладкими трубками - РГ, с профилированными - РП; для сварной конструкции - соответственно СГ, СП (направление потоков теплообменивающихся сред приведено в п. 4.3 настоящего свода правил).

Рис. 1. Общий вид горизонтального секционного кожухотрубного

водоподогревателя с опорами-турбулизаторами

Рис. 2. Конструктивные размеры водоподогревателя

1 - секция; 2 - калач; 3 - переход; 4 - блок опорных перегородок;

5 - трубки; 6 - перегородка опорная; 7 - кольцо; 8 - пруток;

Рис. 3. Калач соединительный

Рис. 4. Переход

Пример условного обозначения водоподогревателя разъемного типа с наружным диаметром корпуса секции 219 мм, длиной секции 4 м, без компенсатора теплового расширения, на условное давление 1,0 МПа, с трубной системой из гладких трубок из пяти секций, климатического исполнения УЗ: ПВ 219 х 4-1, О-РГ-5-УЗ ГОСТ 27590.

Технические характеристики водоподогревателей приведены в табл. 1, а номинальные габариты и присоединительные размеры - в табл. 2 настоящего приложения.

Таблица 1

Технические характеристики водоподогревателей по ГОСТ 27590

Наруж- ный диа- метр кор- пуса сек- ции	Чис- ло тру- бок в сек- ции , шт.	Площадь сечения межтруб- ного про- стран- ства , кв.м	Пло- щадь сечения трубок , кв.м	Экви- валент- ный диа- метр межт- руб- ного прост	Поверхность нагрева одной секции , кв.м, при длине, м	Тепловая производительность , кВт, секции длиной, м	Масса, кг
,				ран-		Система из труб
мм				ства , м		гладких (испол- нение 1)	профили- рованных (исполне- ние 2)	секции длиной, м	калача, исполнение	перехода
		0,00116	0,00062	0,0129	0,37	0,75					23,5	37,0	8,6	7,9	5,5	3,8
		0,00233	0,00108	0,0164	0,65	1,32					32,5	52,4	10,9	10,4	6,8	4,7
		0,00327	0,00154	0,0172	0,93	1,88					40,0	64,2	13,2	12,0	8,2	5,4
		0,005	0,00293	0,0155	1,79	3,58					58,0	97,1	17,7	17,2	10,5	7,3
		0,0122	0,00570	0,019	3,49	6,98					113,0	193,8	32,8	32,8	17,4	13,4
		0,02139	0,00939	0,0224	5,75	11,51					173,0	301,3	54,3	52,7	26,0	19,3
		0,03077	0,01679	0,0191	10,28	20,56					262,0	461,7	81,4	90,4	35,0	26,6
		0,04464	0,02325	0,0208	14,24	28,49					338,0	594,4	97,3	113,0	43,0	34,5
Примечания   1. Наружный диаметр трубок 16 мм, внутренний - 14 мм.   2. Тепловая производительность определена при скорости воды внутри трубок 1 м/с, равенстве расходов теплообменивающихся сред и температурном напоре 10 °С (температурный перепад по греющей воде 70-15 °С, нагреваемой - 5-60 °C).   3. Гидравлическое сопротивление в трубках не более 0,004 МПа для гладкой трубки и 0,008 МПа - для профилированной при длине секции 2 м и соответственно не более 0,006 МПа и 0,014 МПа при длине секции 4 м; в межтрубном пространстве гидравлическое сопротивление равно 0,007 МПа при длине секции 2 м и 0,009 МПа при длине секции 4 м.   4. Масса определена при рабочем давлении 1 МПа.   5. Тепловая производительность дана для сравнения с подогревателями других типоразмеров или типов.

Таблица 2

Номинальные габариты и присоединительные размеры водоподогревателей, мм

Наружный диаметр корпуса

по

секции , мм

исполнение по рис.3

рис.

2225;4225

2265;4265

2320;4320

2350;4350

2000;

2490;4490

2610;4610

2800;4800

2800;4800

Методика расчета водоподогревателей

горячего водоснабжения

1. Для выбора необходимого типоразмера водоподогревателя предварительно задаемся оптимальной скоростью нагреваемой воды в трубках, равной = 1 м/с, и исходя из двухпоточной компоновки каждой ступени определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя , кв.м, по формуле

. (1)

В соответствии с полученной величиной и по табл. 1 выбираем необходимый типоразмер водоподогревателя.

2. Для выбранного типоразмера водоподогревателя определяем фактические скорости воды в трубках и межтрубном пространстве каждого водоподогревателя при двухпоточной компоновке по формулам:

; (2)

. (3)

3. Коэффициент теплоотдачи , Вт/(кв.м ·°С), от греющей воды к стенке трубки определяется по формуле

, (4)

где . (5)

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м, определяется по формуле

. (6)

Для выбранного типоразмера водоподогревателя принимается по табл. 1.

4. Коэффициент теплопередачи , Вт/(кв.м · °С), от стенки трубки к нагреваемой воде определяется по формуле

, (7)

где . (8)

5. Коэффициент теплопередачи водоподогревателя , Вт/(кв.м · °С), следует определять по формуле

, (9)

где - коэффициент эффективности теплообмена: для гладкотрубных водоподогревателей с опорами в виде полок = 0,95, для гладкотрубных с блоком опорных перегородок = 1,2, для профилированных и с блоком опорных перегородок = 1,65;

- коэффициент, учитывающий загрязнение поверхности труб в зависимости от химических свойств воды, принимается = 0,8-0,95.

6. При заданной величине расчетной производительности водоподогревателя по полученным значениям коэффициента теплопередачи и среднелогарифмической разности температур определяется необходимая поверхность нагрева водоподогревателя по формуле (1) прил. 5.

7. Число секций водоподогревателя в одном потоке , шт., исходя из двухпоточной компоновки определяется по формуле

. (10)

Если величина , полученная по формуле (10), имеет дробную часть, составляющую более 0,2, число секций следует округлять в большую сторону.

8. Потери давления , кПа, в водоподогревателях следует определять по формулам:

для нагреваемой воды, проходящей в гладких трубках:

а) при длине секции 4 м

; (11)

б) при длине секции 2 м

, (12)

где - коэффициент, учитывающий накипеобразование; принимается по опытным данным, при их отсутствии - следует принимать = 2+3;

для нагреваемой воды, проходящей в профилированных трубках, в формулах (11) и (12) вводится повышающий коэффициент 3;

для греющей воды, проходящей в межтрубном пространстве:

. (13)

Коэффициент приведен в табл. 3.

Таблица 3

Наружный диаметр корпуса секции , мм	Значение коэффициента
	при длине секции, м

Пример расчета для двухступенчатой схемы присоединения

водоподогревателей горячего водоснабжения с ограничением

максимального расхода воды из тепловой сети на ввод

и регулированием подачи теплоты на отопление

Выбрать и рассчитать водоподогревательную установку для системы горячего водоснабжения центрального теплового пункта на 1516 условных квартир (заселенность - 3,5 чел. на квартиру), оборудованную водоподогревателями, состоящими из секций кожухотрубного типа с трубной системой из прямых гладких трубок и блоками опорных перегородок по ГОСТ 27590.

Водоподогреватели присоединены к тепловой сети по двухступенчатой смешанной схеме с ограничением максимального расхода воды из тепловой сети на ввод.

Система отопления присоединена к тепловым сетям по зависимой схеме с автоматическим регулированием подачи теплоты.

Баки-аккумуляторы нагреваемой воды как в ЦТП, так и у потребителей отсутствуют.

Исходные данные:

1. Регулирование отпуска теплоты в системе централизованного теплоснабжения принято центральное, качественное по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

2. Температура теплоносителя (греющей воды) в тепловой сети в соответствии с принятым для данной системы теплоснабжения графиком изменения температуры воды в зависимости от температуры наружного воздуха принята:

при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления = -26 °С:

в подающем трубопроводе = 150 °С;

в обратном трубопроводе = 70 °С;

в точке излома графика температуры °С:

в подающем трубопроводе °С;

в обратном трубопроводе °С.

3. Температура холодной водопроводной (нагреваемой) воды в отопительный период, поступающей в водоподогреватель I ступени, = 2 °С (по данным эксплуатации).

4. Температура воды, поступающей в систему горячего водоснабжения на выходе из II ступени водоподогревателя, = 60 °С.

5. Максимальный тепловой поток на отопление потребителей, присоединенных к ЦТП, Вт.

6. Расчетная тепловая производительность водоподогревателей Вт.

7. Максимальный расчетный секундный расход воды на горячее водоснабжение = 21,6 л/с.

Порядок расчета:

1. Максимальный расход сетевой воды на отопление

кг/ч.

2. Максимальный расход греющей воды на горячее водоснабжение

кг/ч.

3. Для ограничения максимального расхода сетевой воды на ЦТП в качестве расчетного принимается больший из двух расходов, полученных по пп.1, 2

кг/ч.

4. Максимальный расход нагреваемой воды через I и II ступени водоподогревателя

кг/ч.

5. Температура нагреваемой воды за водоподогревателем I ступени

°С.

6. Расчетная производительность водоподогревателя I ступени

Вт.

7. Расчетная производительность водоподогревателя II ступени

Вт.

8. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя II ступени и на входе в водоподогреватель I ступени

°С.

9. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя I ступени