Расчет схемы рециркуляции

Регулирование отпуска теплоты потребителям производится изменением температуры прямой воды в зависимости от температуры наружного воздуха (качественное регулирование), принимается температурный график 95/70°С.

Температурный график центрального регулирования системы

теплоснабжения 95-70 ⁰С.

Температура наружного воздуха 0С	Температура в подающем трубопроводе 0С	Температура в обратном трубопроводе 0С
+8	38	33
+5	43	36
0	51	41
-5	57	47
-10	65	51
-15	71	55
-20	77	59
-25	83	63
-30	90	65
-35	95	70

 

Рис. Схема рециркуляции.

 

Нагретая вода выходит из котла с температурой 86ºС.

Делится на два потока:

· часть воды подается в подогреватель;

· другая часть – в трубопровод прямой сетевой воды.

В подогревателе происходит процесс теплообмена между греющей и нагреваемой водой.

Греющая вода – вода из котла с температурой 86ºС, нагреваемая – подается в подогреватель с температурой 5ºС и нагревается до 60ºС (для ГВС).

Греющая вода при теплообмене остывает и выходит из подогревателя с температурой 56ºС. Затем происходит слияние потоков, вода с температурами 86ºС и 56ºС смешивается, приобретая температуру 65ºС (рис).

Далее происходит деление на потока:

· часть воды подается на рециркуляционный насос;

· другая часть – в трубопровод прямой сетевой воды.

Для того чтобы исключить образование конденсата на греющих поверхностях котла и продлить срок его эксплуатации необходимо подавать воду в котел с температурой 60ºС. Поэтому часть потока, идущего на рециркуляционный насос смешивается с обратной сетевой водой до температуры 60ºС и подается в котел (рис.).

Рециркуляция нужна только в переходный период года, в зимний период – обеспечивается температурный график 95/70, насос рециркуляции не работает, задвижки закрыты.

Но так как в трубопроводе прямой сетевой воды температура 65ºС, ее нужно охладить до 38ºС (по температурному графику для +8ºС температура прямой сетевой воды равна 38ºС). Поэтому часть сетевой прямой воды подмешивается с сетевой обратной водой (рис.), для обеспечения заданной температуры.

 

Участок 1

Рис. Расчетная схема участка 1

 

Определим температуру на выходе из котла:

G_сет·с(t_п-t_о)+ G_ГВС·с(t_z-t_c)= G_к·с(t₁-t_к)

35·4,19(38-33)+5,16·4,19(60-5)=17,5·4,19(t₁-60)

Из этого уравнения определим t₁

 

t₁= 86ºС

 

Подогреватель ГВС рассчитывается для температуры наружного воздуха +8ºС (невыгодные условия).

Примем скорость в трубках ω=1м/с, тогда площадь живого сечения трубок f_тр можно найти по формуле:

 

,

 

где G_ГВС – максимальный расход на горячее водоснабжение, кг/с;

ω – скорость в трубках, м/с;

ρ – плотность воды, ρ=1000кг/м³.

 

 

Принимаем по [1] f_тр=0,0057 м²

Принимаем [1] к установке водо-водяной подогреватель 09ОСТ 34-488-68 9-168×2000-Р ПВ-z-09 с площадью поверхности нагрева F = 3,4 м², число трубок n=37; Дн=168 мм; Двн=158 мм; площадь живого сечения: трубок f=0.0057 м², межтрубного пространства f=0.0122м².

Зная площадь межтрубного пространства, найдем расход:

 

G_мт=F_мт·ω

G_мт=0,0122·1=0,0122м³/с·1000кг/м³=12,2кг/с

Определим температуру на выходе из подогревателя, ºС, выразим из уравнения:

 

Q=G_мт·с(t₂-t₄)η

ºС

 

Определим температуру смешанной воды, ºС:

 

,

ºС

 

Участок 2

 

Рис. Расчетная схема участка 2

 

Составим уравнение теплового баланса:

 

Q=G₆t₆+G₉t₉=G₁₂t₁₂

G₆·65º+ G₉·33º=17,5·60º

 

Так как G₁₂=G₆+G₉, тогда

G₆=17,7-G₉

 

Подставим в уравнение:

(17,7-G₉)·86+ G₉·33=1050

 

Найдем расходы:

 

G₉=2,73 кг/с G₆= 14,77кг/с

 

Участок 3

Рис. Расчетная схема участка 3

 

Для получения заданной температуры 38ºС в трубопроводе прямой сетевой воды с расходом G₁₁=35 кг/с, нужно охладить воду с температурой 65 ºС и расходом

G₇= 2,73 кг/с. Для этого, из трубопровода обратной сетевой воды подаем воду с температурой 33ºС и расходом G₁₀=G₁₁-G₇=35-2,73=32,77кг/с.

 

Расчет подогревателя

Площадь поверхности нагрева скоростных водоподогревателей, м² определим по формуле:

 

, м²

где Q – расчетный расход теплоты, ккал/ч;

 

Q = 1195882 Вт/ч · 1,16 = 1030932,8 ккал/ч;

k - коэффициент теплопередачи подогревателя, ккал/(м² · ч · ºС);

∆Т – среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой средой, ºС.

Определим коэффициент теплопередачи подогревателя:

 

 

где μ –коэффициент, учитывающий накипь и загрязнение трубок, μ=0,8;

α₁ и α₂ – коэффициенты теплоотдачи от греющей среды к стенкам трубок и от стенок к нагреваемой воде, ккал/(м²·ч·ºС).

Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок α₁ ккал/(м²·ч·ºС), определим по формуле:

 

 

где t_гр.ср – средняя температура греющей воды,ºС;

ω – скорость воды в трубках или в межтрубном пространстве,м/с;

d_экв – эквивалентный диаметр межтрубного пространства, так как греющая вода проходит по межтрубному пространству, м.

Среднюю температуру греющей воды определяем по формуле:

 

t_гр.ср = (t_{1 гр} + t_{2 гр})/2,

где t_{1 гр} и t_{2 гр} – температура греющей воды на входе и выходе из подогревателя, ºС.

 

t_гр.ср = (86 + 56)/2=71ºС

 

Скорость воды ω при ее плотности ρ=1000кг/м³ в межтрубном пространстве равна:

 

 

в трубках

 

 

где G_мт и G_тр – соответственно расход воды в межтрубном пространстве и по трубкам, т/ч.

 

G_мт = 12,2кг/с = 43,92 т/ч; G_тр = 5,16кг/с = 18,58 т/ч;

 

f_мт и f_тр – соответственно площадь живого сечения межтрубного пространства и трубок.

Скорость воды в межтрубном пространстве:

 

 м/с

 

в трубках

 м/с

 

Определим эквивалентный диаметр межтрубного пространства:

 

 мм

 

где D_в – внутренний диаметр корпуса подогревателя, м;

d_н – наружный диаметр трубок подогревателя, d_н = 16 мм;

z – число трубок в живом сечении подогревателя.

 

 

Коэффициент теплоотдачи от стенок к нагреваемой воде, ккал/(м²·ч·ºС), определим по формуле:

 

 

где d_н – наружный диаметр трубок подогревателя, м;

t_{нагр.ср} – средняя температура нагреваемой воды, ºС;

 

t_{нагр.ср} = (t_1нагр + t_2нагр)/2,

 

где t_1нагр и t_2нагр - соответственно температуры нагреваемой воды на выходе и входе в подогреватель, ºС.

 

t_{нагр.ср} = (60 +5)/2 = 32,5ºС

Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок α₁ равен:

 

 ккал/(м²·ч· ºС)

Коэффициент теплоотдачи от стенок к нагреваемой воде α₂ равен:

 

 ккал/(м²·ч· ºС)

 

Коэффициент теплопередачи подогревателя равен:

 

 ккал/(м² ч ºС)

 

Определим среднелогарифмическую разность температур

 

 

 

, ºС

 

где ∆t_б – разность температур 56ºС - 5ºС =51ºС;

∆t_м – разность температур 86ºС - 60ºС = 26ºС.

, ºС

 

Определим площадь поверхности нагрева водоподогревателя, м²

 

, м²

 

Число секций подогревателя определим по формуле:

 

,

 

где F – площадь поверхности нагрева подогревателя, м²;

Fс – площадь поверхности нагрева одной секции установленного или выбранного к установке подогревателя, м².

 

 

Принимаем 3 секции

 

Выбор сетевого насоса

 

Сетевые насосы выбирают по расходу сетевой воды.

Расход сетевой воды:

 

,

где Q – нагрузка на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, МВт

 

Q = 2.43+0.76+0.50 = 3.69 МВт

 

c – удельная теплоемкость воды, с=4,19 кДж/(кг·ºС);

t1 – температура в подающем трубопроводе, ºС;

t2 - температура в обратном трубопроводе, ºС.

 

 

Необходимая производительность сетевых насосов, приведенная к плотности ρв = 1000 кг/м³ = 1т/м³

 

Gсет = 127/1 = 127 м³/ч.

 

Принимаем по [4] насос марки NM 80/16-170 производительность G = 140 м³/ч, напором Н = 31 м.в.ст , мощность электродвигателя N = 18 кВт (один рабочий, один резервный).

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: