Материал: Проектирование системы теплоснабжения жилого района от ЦТП

Вывод: в ходе проектирования определены тепловые нагрузки и расходы теплоносителя жилого района, режим отпуска тепла, выполнен тепловой расчет схемы, по итогам которого получены основные расчетные характеристики работы котельной, что позволяет произвести выбор оборудования.

.4 Гидравлический расчет системы теплоснабжения

.4.1 Расчет расходов теплоносителя по участкам сети

Расходы теплоносителя на отопление и вентиляцию здания, кг/ч определяются по формулам:

 (2.16)

 (2.17)

Средний расход воды на ГВС, кг/ч определяется по формуле:

 (2.18)

Расчет расходов теплоносителя представлен в таблице 2.5.

.4.2 Расчет потерь давления

Ориентировочные средние удельные потери давления Rm, Па/м.

, (2.19)

где åL - суммарная протяженность расчетной ветви (ответвления) на потери давления в которой используется величина DРр;

a - коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях, принимаемый равным 0,2.

Располагаемое давление DРр определяется по формуле:

DРр = (Нкв - Нэл) / 2 (2.20)

где Нэл требуемый напор для работы элеватора теплового пункта;

Требуемый располагаемый напор для работы элеватора Нэл , м:

Нэл = 1,4·h·(Uр +1)2 (2.21)

где h - потери напора в системе отопления, принимаемые равными 1-1,5 м;- расчетный коэффициент смешения.

=  = = 1,6

Нэл = 1,4·1,5·(1,6+1)2 = 14,2 м

DРр = (37 - 14,2) / 2 = 11,402 м = 114020 Па

Тогда по формуле ориентировочные удельные потери в квартальной теплосети будут равны:

 Па/м

Результаты гидравлического расчёта квартальных тепловых сетей приведены в таблицах 2.4 и 2.5.

Таблица 2.4

Расчет эквивалентных длин местных сопротивлений

Определим невязку потерь давления на ответвлениях.

Невязка на ответвлении с участками 2 и 7 составит:

Невязка на ответвлении с участками 8 и 12 составит:

Невязка на ответвлении с участками 13 и 17 составит:

Таблица 2.5

Гидравлический расчет квартальных трубопроводов

.4.3 График давлений тепловой сети и его анализ

График напоров тепловой сети

Приняты масштабы: горизонтальный Мг 1: 1000; вертикальный Мв 1: 1000.

Пьезометрические графики строятся для статического и динамического режимов системы теплоснабжения. За начало координат принимается величина располагаемого напора в точке подключения квартальных сетей равная 37 м. Пьезометрический график магистральной сети представлен на рисунке 2.1.

Согласно рекомендациям [13], при наличии, кроме элеваторной системы отопления, также и закрытой системы горячего водоснабжения - минимальный располагаемый напор на вводе в здание принимается не менее 25 метров.

Для построения пьезометрического графика неотопительного периода, используем формулу пересчёта:

 (2.22)

Вывод по пьезометрическому графику:

Располагаемый напор достаточен для работы элеватора. Линии пьезометрического напора обратной магистрали при статическом и динамическом режимах выше здания (≥ 5 м), но не превышают рабочего напора (60 м).

Системе отопления при всех режимах не грозит ни «оголение» ни «раздавливание». Потребитель может быть присоединен к тепловым сетям по обычной элеваторной схеме.

Рис. 2.3. Пьезометрический график тепловой сети

2.5 Выбор и расчет оборудования

.5.1 Подбор теплообменного оборудования

Общий расход теплоты на ГВС составляет для максимально зимнего режима 2,00 МВт = 2000 кВт.

Принимаем к установке два теплообменника, значит нагрузка на один аппарат составляет 1000 кВт.

Температуры греющей (котловой) и нагреваемой (сетевой) воды на входе и выходе теплообменника соответственно равны:

Определение расходов и скоростей движения греющего и нагреваемого теплоносителей

Средняя температура теплоносителей:

По среднеарифметическому значению температур определяются значения физических свойств греющего и нагреваемого теплоносителей [1,c.26]:

Плотности теплоносителей:

кг/м3

кг/м3

Кинематические коэффициенты вязкости:

м2/с

м2/с

Коэффициенты теплопроводности:

Вт/м∙К

 Вт/м∙К

Критерий Прандтля:

Средние удельные массовые теплоемкости:

,кДж/кг∙К

 кДж/кг∙К

Массовые расходы теплоносителей:

 (2.23)

 (2.24)

где Q - тепловая нагрузка теплообменника, кВт.

кг/с

кг/с

По максимальному расходу выбирается тип пластин - 0,5Пр [14,с.34].

Параметры пластин [14,с.35]:

 - площадь поперечного сечения канала,

 - смачиваемый периметр в поперечном сечении канала,

 - приведенная длина канала,

 - площадь поверхности теплообмена пластины,

 - толщина стенки пластины.

Эквивалентный диаметр сечения канала:

м

Скорость воды в каналах: м/с,  м/с

Число каналов в пакете:  шт.

Скорость второго теплоносителя: м/с

Соотношения числа ходов для теплоносителей

Для пластинчатого теплообменника принимаем:

ΔРгр = ΔРр = 40 кПа

ΔРнагр = ΔРв = 100 кПа

Подставим значения, получим:

Полученное соотношение ходов не превышает 2, значит для повышения скорости воды и соответственно эффективности теплообмена целесообразна симметричная компоновка (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Симметричная компоновка пластинчатого водоподогревателя

Расчет интенсивности теплообмена при движении теплоносителей между пластинами

Критерий Рейнольдса и Прандтля для каждого теплоносителя:

Средняя температура стенки определяется по формуле:

По температуре стенки  определяется .

Определяются критерий Нуссельта для греющего и нагреваемого теплоносителей:

при турбулентном режиме ()

Коэффициенты теплоотдачи от греющего теплоносителя к поверхности стенки и от поверхности стенки к нагреваемому теплоносителю соответственно:

Вт/м2∙К

 Вт/м2∙К

Определение площади поверхности теплообмена

Принимаются значения термических сопротивлений слоев загрязнений с двух сторон стенки:

 ,м2∙К/Вт

 м2∙К/Вт [14,c.26].

В качестве материала для пластин и патрубков - сталь 12Х18Н10Т.

По средней температуре стенки определяют коэффициент теплопроводности стенки [14,c.27].

Суммарное термическое сопротивление:

 м2∙К/Вт

Коэффициент теплопередачи:

Вт/м2∙К

Сренелогарифмический температурный напор определен по формуле:

.

Расчетная поверхность теплообмена:

 м2

Фактическая поверхность теплообмена:

м2

Рассчитывается относительный запас площади поверхности теплообмена Δ, значение которого не должно превышать 5 %:

Рассчитываем гидравлические сопротивления при движении нагревающего и нагреваемого теплоносителей:

 МПа

МПа

,

На котельной установлены подогреватели системы ГВС марки Sondex S 65 в количестве 2 шт.

Технические характеристики теплообменника пластинчатого Sondex S65:

рабочая температура начинается с -30 и допускается до уровня +200 °С;

максимальное рабочее давление около 25 бар;

используемые материал прокладок - Nitrile, EPDM, Silicone, Viton;

материал пластин - SMO 254, AISI 304, AISI 316, Titanium, а также Hastelloy C-276;

тепловая мощность 1000-1300 кВт.

Пластинчатый теплообменник Sondex S65 обладает следующими преимуществами:

высокая термическая эффективность;