Приложение 2 3 страница

°С.

10. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для I ступени водоподогревателя

°С.

11. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для II ступени водоподогревателя

12. В соответствии с п.1 настоящего приложения определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя при скорости воды в трубках = 1 м/с и двухпоточной схеме включения

кв.м.

По табл. 1 настоящего приложения и полученной величине подбираем тип водоподогревателя со следующими характеристиками:

= 0,0093 кв. м;

= 219 мм;

= 0,02139 кв.м;

= 0,0224 м;

= 11,51 кв.м (при длине секции 4 м);

мм.

13. Скорость воды в трубках при двухпоточной компоновке

м/с.

14. Скорость воды в межтрубном пространстве при двухпоточной компоновке

м/с.

15. Расчет водоподогревателя I ступени:

а) средняя температура греющей воды

°С;

б) средняя температура нагреваемой воды

°С;

в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки

г) коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде

д) коэффициент теплопередачи при = 0,9

Вт/(кв.м ·°С).

Коэффициент принят равным 1,2 для гладких трубок;

е) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя I ступени

кв.м;

ж) число секций водоподогревателя I ступени при длине секции 4 м

секции.

Принимаем 5 секций в одном потоке; действительная поверхность нагрева будет = 11,51 x 2 · 5 = 115 кв.м.

16. Расчет водоподогревателя II ступени:

а) средняя температура греющей воды

°С;

б) средняя температура нагреваемой воды

°С;

в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки

г) коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде

д) коэффициент теплопередачи при = 0,9

Вт/(кв.м · °С);

е) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя II ступени

кв.м;

ж) число секций водоподогревателя II ступени

секции.

Принимаем 2 секции в одном потоке, действительная поверхность нагрева будет = 11,51 x 2 · 2 =46 кв.м.

В результате расчета получилось по 2 секции в каждом водоподогревателе II ступени и 5 - в каждом водоподогревателе I ступени суммарной поверхностью нагрева 161 кв.м.

17. Потери давления в водоподогревателях (7 последовательных секций в каждом потоке):

для воды, проходящей в трубках (с учетом = 2)

кПа;

для воды, проходящей в межтрубном пространстве

кПа.

Коэффициент принимается по табл. 3 настоящего приложения.

При применении водоподогревателя с профилированными трубками необходимое число секций в I ступени составит 3 секции, а во II - 2 секции в одном потоке. Потери давления по нагреваемой воде с коэффициентом = 2 составляют 300 кПа.

В 1994 г. на московском заводе "Сатэкс" освоен выпуск кожухотрубных многоходовых водоподогревателей с I и II ступенями нагрева в одном корпусе (рис.5), технические характеристики которых приведены в табл. 4 настоящего приложения. Тепловая производительность определена для условий, близких к реальным в системе теплоснабжения:

для водоподогревателей горячего водоснабжения: температурный перепад по греющей воде 70-30 °С, по нагреваемой - 5-60 °С, максимальные потери давления по нагреваемой воде, направляемой по трубкам, - 27-36 кПа (ИТП-ЦТП);

для водоподогревателей отопления: температурный перепад по греющей воде - 150-76 °С, по нагреваемой, направляемой по межтрубному пространству, при применении в ИТП - 105-70 °С и максимальной потери давления - 30 кПа; при применении в ЦТП - 120-70 °С и максимальной потере давления - 60 кПа (потери давления приняты везде для нового, чистого теплообменника).

Запас в поверхности нагрева принят 20%.

В пересчете на расчетный режим работы по ГОСТ 27950-88Е (скорость воды в трубках 2 м/с) эти же установки ТМПО и ТМПГ, применяемые в ИТП, будут иметь характеристики, приведенные в табл. 5. При этом достигаются такие же коэффициенты теплопередачи, как и в пластинчатых водоподогревателях на максимальных скоростях теплоносителей.

С 1996 г. на том же заводе "Сатэкс" начат выпуск водоподогревателей установки полуразборной конструкции облегченного типа (рис. 6) для тепловых пунктов, размещаемых в подвале здания.

Рис. 5. Общий вид горизонтального многоходового кожухотрубного

водоподогревателя

а - общий вид; б - разрез по секциям: 1 - вход холодной воды - I ступень; 2 - выход теплоносителя - I ступень; 3 - выход горячей воды - I ступень; 4 - выход горячей воды - II ступень; 5 - вход теплоносителя - I ступень; 6 - вход теплоносителя - II ступень; 7 - выход теплоносителя - II ступень; 8 - вход холодной воды - II ступень; в, г - конструктивные размеры: 1 - секции; 2 - соединительная камера межтрубного пространства; 3 - то же, трубного; 4 - трубная доска; 5 - шарнир;

Рис. 6. Водоподогреватель блочного типа по ТУ 400-28-132-90

Приложение 8

Пример теплового и гидравлического расчета

пластинчатых водоподогревателей

(по ГОСТ 15518)

В соответствии с каталогом ЦИНТИхимнефтемаш (М., 1990) выпускаются теплообменники пластинчатые для теплоснабжения следующих типов: полуразборные (РС) с пластинами типа 0,5Пр и разборные (Р) с пластинами типа 0,3р и 0,6р.

Технические характеристики указанных пластин и основные параметры теплообменников, собираемых из этих пластин, приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Техническая характеристика пластин

Показатель	Тип пластины
	0,3р	0,6р	0,5Пр
Габариты (длина х ширина х толщина), мм	1370х300х1	1375х600х1	1380х650х1
Поверхность теплообмена, кв.м	0,3	0,6	0,5
Вес (масса), кг	3,2	5,8	6,0
Эквивалентный диаметр канала, м	0,008	0,0083	0,009
Площадь поперечного сечения канала, кв.м	0,0011	0,00245	0,00285
Смачиваемый периметр в поперечном сечении канала, м	0,66	1,188	1,27
Ширина канала, мм
Зазор для прохода рабочей среды в канале, мм		4,5
Приведенная длина канала, м	1,12	1,01	0,8
Площадь поперечного сечения коллектора (угловое отверстие на пластине), кв.м	0,0045	0,0243	0,0283
Наибольший диаметр условного прохода присоединяемого штуцера, мм	65(80)
Коэффициент общего гидравлического сопротивления
Коэффициент гидравлического сопротивления штуцера	1,5	1,5	1,5
Коэффициенты:   А   Б	0,368   4,5	0,492   3,0	0,492   3,0

Таблица 2

Техническая характеристика и основные параметры пластинчатых

теплообменных аппаратов

Показатель	Тип пластины
	0,3р	0,6р	0,5Пр
Тип аппарата	Разборный	Полуразборный
Расход теплоносителя (не более), куб.м/ч
Номинальная площадь поверхности теплообмена аппарата, кв.м, и исполнение на раме:
консольной (исполнение 1)	От 3 до 10	От 10 до 25	-
двухопорной (исполнение 2)	От 12,5 до 25	От 31,5 до 160	От 31,5 до 140
трехопорной с промежуточной плитой (исполнение 3)	-	От 200 до 300	От 160 до 320
Расчетное давление, МПа (кгс/кв.см)	1(10)	1(10)	1,6(16) 2,5(25)
Габарит теплообменников, мм	650х400х1665	605х750х1800	2570х650х1860 (3500)

Допускаемые температуры теплоносителей определяются термостойкостью резиновых прокладок. Для теплообменников, используемых в системах теплоснабжения, обязательным является применение прокладок из термостойкой резины, марки которой приведены в табл. 3.

Таблица 3

Характеристики прокладок для пластин

Условное обозначение прокладок	Марка материала и технические условия	Каучуковая основа	Температура рабочей среды, °С
	Резина 359 (ТУ 38-1051023-89)	СКМС-30 и АРКМ-15 (бутадиенметилстирольный каучук)	От -20 до +80
	Резина 4326-Г (ТУ 38-1051023-89)	СКН-18 (бутадиеннитрильный каучук)	От -30 до +100
	Резина 51-3042 (ТУ 38-1051023-89)	СКЭПТ (этиленпропилендиеновый каучук)	До 150
	Резина 51-1481 (ТУ 38-1051023-89)	СКЭП (этиленпропилендиеновый каучук)	До 150
	Резина ИРП-1225 (ТУ 38-1051023-89)	СКФ-32 и ИСКФ-26 (фторированный каучук)	От -30 до +200

Условное обозначение теплообменного пластинчатого аппарата: первые буквы обозначают тип аппарата - теплообменник Р (РС) разборный (полусварной); следующее обозначение - тип пластины; цифры после тире - толщина пластины, далее - площадь поверхности теплообмена аппарата (кв.м), затем - конструктивное исполнение (в соответствии с табл. 2), марка материала пластины и марка материала прокладки (в соответствии с табл. 3). После условного обозначения приводится схема компоновки пластин.

Пример условного обозначения пластинчатого разборного теплообменного аппарата: теплообменник Р 0,6р-0,8-16-1К-01 - теплообменник разборный (Р) с пластинками типа 0,6р, толщиной 0,8 мм, площадью поверхности теплообмена 16 кв.м, на консольной раме, в коррозионностойком исполнении, материал пластин и патрубков - сталь 12Х18Н10Т; материал прокладки - теплостойкая резина 359; схема компоновки:

,

что означает: над чертой - число каналов в каждом ходе для греющей воды, под чертой - то же, для нагреваемой воды.

Дополнительный канал со стороны хода нагреваемой воды предназначен для охлаждения плиты и уменьшения теплопотерь.

Из рассматриваемых трех теплообменников наиболее целесообразно применение теплообменников РС 0,5Пр, поскольку эти теплообменники надежно работают при рабочем давлении до 1,6 МПа (16 кгс/кв.см).

Пластины попарно сварены по контуру, образуя блок. Между двумя сваренными пластинами имеется закрытый (сварной) канал для теплофикационной греющей воды. Разборные каналы допускают давление в них до 1 МПа (10 кгс/кв.см).

Теплообменники типа Р 0,3р могут применяться в системах теплоснабжения при отсутствии теплообменников типа РС 0,5Пр и параметрах теплоносителей до 1,0 МПа (до 10 кгс/кв.см), до 150 °С и перепаде давлений между теплоносителями не более 0,5 МПа (5 кгс/кв.см).

Применение теплообменников типа Р 0,6р (титан) в системах теплоснабжения ограничено и допустимо только при отсутствии теплообменников РС 0,5Пр и Р 0,3р при параметрах теплоносителей не более 0,6 МПа (6 кгс/кв.см), до 150 °С и перепаде давлений теплоносителей не более 0,3 МПа (3 кгс/кв.см).

1. Методика расчета пластинчатых водоподогревателей основана на использовании в них всего располагаемого напора теплоносителей с целью получения максимальной скорости каждого теплоносителя и соответственно максимального значения коэффициента теплопередачи или при неизвестных располагаемых напорах по оптимальной скорости нагреваемой воды, как и при подборе кожухотрубных водоподогревателей.

В первом случае оптимальное соотношение числа ходов для греющей и нагреваемой воды находится по формуле

. (1)

Если соотношение ходов получается >2, то для повышения скорости воды целесообразна несимметричная компоновка, т.е. число ходов теплообменивающихся сред будет неодинаковым (рис. 1-3 настоящего приложения). При несимметричной компоновке получается смешанное движение потоков: в части каналов - противоток, в части - прямоток, что снижает температурный напор установки по сравнению с противопоточным характером движения теплообменивающихся сред, который имеет место при симметричной компоновке, и в определенной степени уменьшает выгоду от повышения скорости воды при несимметричной компоновке. Поэтому для исключения смешанного тока теплоносителей более эффективно водоподогревательную установку собирать из двух или нескольких раздельных теплообменников с симметричной компоновкой, включенных последовательно по теплоносителю, у которого получается большее число ходов, и параллельно - по другому теплоносителю. При этом обвязка соединительными трубопроводами должна обеспечить противоток в каждом теплообменнике.

Рис. 1. Симметричная компоновка пластинчатого водоподогревателя,

обозначение Сх 4/5

Рис. 2. Несимметричная компоновка пластинчатого водоподогревателя,

обозначение Сх(2+2)/5

Рис. 3. Схема компоновки водоподогревателей I и II подогрева

в одну установку с противоточным движением воды

2. При расчете пластинчатого водоподогервателя оптимальная скорость принимается исходя из получения таких же потерь давления в установке по нагреваемой воде, как при применении кожухотрубного водоподогревателя - 100-150 КПа, что соответствует скорости воды в каналах = 0,4 м/с.

Поэтому, выбрав тип пластины рассчитываемого водоподогревателя горячего водоснабжения, по оптимальной скорости находим требуемое количество каналов по нагреваемой воде :

, (2)

где - живое сечение одного межпластинчатого канала.

3. Компоновка водоподогревателя симметричная, т.е. . Общее живое сечение каналов в пакете по ходу греющей и нагреваемой воды

. (3)

4. Находим фактические скорости греющей и нагреваемой воды, м/с

; (4)

. (5)

В случае если соотношение ходов, определенное по формуле (1), оказалось >2 (при подстановке = 100кПа, а = 40 кПа - для I ступени), водоподогреватель собираем из двух раздельных теплообменников и более и в формулах (4) или (5) расход того теплоносителя, у которого получилось меньше ходов, уменьшаем соответственно в 2 раза и более.

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

, (6)

где А - коэффициент, зависящий от типа пластин, принимается по табл. 1 настоящего приложения;

.

6. Коэффициент тепловосприятия , Вт/(кв.м · °С), от стенки пластины к нагреваемой воде принимается по формуле

, (7)

где .

7. Коэффициент теплопередачи , Вт/(кв.м · °С), определяется по формуле

, (8)

где - коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине, в зависимости от качества воды принимается равным 0,7-0,85.

8. При заданной величине расчетной производительности и по полученным значениям коэффициента теплопередачи и температурному напору определяется необходимая поверхность нагрева по формуле (1) прил. 5.

При сборке водоподогревателя из двух раздельных теплообменников и более теплопроизводительность уменьшается соответственно в 2 раза и более.

9. Количество ходов в теплообменнике :

, (9)

где - поверхность нагрева одной пластины, кв.м.

Число ходов округляется до целой величины.

В одноходовых теплообменниках четыре штуцера для подвода и отвода греющей и нагреваемой воды располагаются на одной неподвижной плите. В многоходовых теплообменниках часть штуцеров должна располагаться на подвижной плите, что вызывает некоторые сложности при эксплуатации. Поэтому целесообразней вместо устройства многоходового теплообменника разбить его по числу ходов на раздельные теплообменники, соединенные по одному теплоносителю последовательно, а по другому - параллельно, с соблюдением противоточного движения.

10. Действительная поверхность нагрева всего водоподогревателя определяется по формуле

. (10)

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

для нагреваемой воды

; (11)

для греющей воды

, (12)

где - коэффициент, учитывающий накипеобразование, который для греющей сетевой воды равен единице, а для нагреваемой воды должен приниматься по опытным данным, при отсутствии таких данных можно принимать = 1,5-2,0;

- коэффициент, зависящий от типа пластины, принимается по табл. 1 настоящего приложения;

- скорость при прохождении максимального секундного расхода нагреваемой воды.

Пример расчета

Выбрать и рассчитать водоподогревательную установку пластинчатого теплообменника, собранного из пластин 0,6р для системы горячего водоснабжения того же ЦТП, что и в примере с кожухотрубными секционными водоподогревателями. Следовательно, исходные данные, величины расходов и температуры теплоносителей на входе и выходе каждой ступени водоподогревателя принимаются такими же, как и в предыдущем примере.