Определение расчетного часового расхода тепла для приготовления горячей воды

Расчетный расход тепла системой горячего водоснабжения в течение часа максимального потребления , кВт, вычисляют по формуле

(3.1)

где ~ максимальный часовой расход горячей воды, м/ч;

- температура холодной воды, °С, в сети водопровода; при отсутствии данных ее следует принимать равной 5 °С;

— потери тепла подающими и циркуляционными трубо­проводами системы горячего водоснабжения, кВт.
Поскольку в данном проекте расчет теплопотерь не производится, потери тепла можно учесть приближенно по формуле:

(3.2)

 

где — расход тепла, кВт, на нужды горячего водоснабжения в течение среднего часа водопотребления (среднечасовой расход тепла);

(3.3)

 

k — коэффициент, учитывающий потери тепла трубопроводами (для систем с квартальными сетями от ЦТП без полотенцесушителей k=0.15; для тех же систем с неизолированными стояками и полотенцесушителями k = 0,35).

(3.4)

 

где - норма расхода горячей воды, л, потребителем в сутки наибольшего водопотребления (для проектируемой сис­темы = 120 л/сут);

U - количество потребителей горячей воды;

где - средний часовой расход горячей воды, м3/ч

Т- количество часов в сутках (T= 24 ч).

Максимальный часовой расход горячей воды, м3/ч,

(3.5)

 

где ~ расход горячей воды, л/ч, санитарно-техническим при­бором, определяемый по [9] прилож.3 (для проектируе­мой системы = 200 л/ч);

- коэффициент, определяемый по прил. 1 в зависимости от общего числа санитарно-технических приборов, об­служиваемых системой горячего водоснабжения и веро­ятности их использования

Вероятность действия санитарно-технических приборов Р (Ptot, Ph, Рc) на участках сети надлежит определять по формулам:

а) при одинаковых водопотребителях в здании (зданиях) или сооружении (сооружениях) без учета изменения соотношения U/N

(3.6)

б) при отличающихся группах водопотребителей в здании (зданиях) или сооружении (сооружениях) различного назначения

(3.7)

 

Вероятность использования санитарно-технических приборов Phr для системы в целом следует определять по формуле

(3.8)

 

где — вероятность действия санитарно-технических приборов в системе горячего водоснабжения;

- расход горячей воды, л/с, санитарно-техническим прибо­ром, определяемый по [9] прил.3 (для проектируемой системы - 0,2 л/с).

 

где - норма расхода горячей воды, л/ч потребителем в час наибольшего водопотребления (для проектируемой системы =10л/ч);

N - количество водоразборных приборов, обслуживающих систему горячего водоснабжения.

3.2 Расчет и выбор марки водонагревателя

Скоростные водонагреватели собирают из отдельных секций, число которых зависит от требуемой производительности тепла. Каждая секция нагревателя представляет собой корпус, изготов­ленный из стальной трубы, внутри которого размещают пучок из нагревательных латунных или стальных трубок диаметром 14 - 16 мм. По этим трубкам пропускают нагреваемую воду, а вокруг них - греющую.

В скоростных водонагревателях расходуемая вода протекает с большой скоростью 0,5 - 2,5 м/с. Благодаря этому они имеют высокие коэффициенты теплопередачи и, следовательно, очень компактны и занимают небольшую площадь.

Расчет целесообразно вести в следующем порядке.

Задавшись скоростью движения нагреваемой воды Vнв в пределах 0,5 - 2 м/с, определяют требуемую площадь сечения трубок нагревателя f м2,исходя из максимального часового расхода го­рячей воды , м3/ч,

(3.9)

 

Пользуясь приложением 8 технических данных водонагревателей, подбирают водонагреватель по ближайшему к вычисленному зна­чению площади сечения трубок, после чего для выбранной марки водонагревателя вычисляют скорости движения нагреваемой Vнв и греющей Vгв, воды, м/с,

(3.10)
(3.11)

 

где- - площадь сечения межтрубного пространства, по которо­му течет греющая вода, м2; приложение 8.

- начальная и конечная температуры теплоносителя. Исходные данные в задании.

С - теплоемкость воды (С = 4,19кДж/кг-град); р - плотность воды (р = 1000 кг/м3).

По вычисленным значениям vнв и vгв, пользуясь приложением 7, на­ходят величину коэффициента теплопередачи нагревательной по­верхности К в Вт/м2-град. Как видно из приложения 7, величина коэффи­циента теплопередачи К меняется в зависимости от скоростей движения нагреваемой воды и теплоносителя в широких преде­лах. (Если К=1100, то это не страшно, если не устанавливать насос). Чем больше скорости протекания, тем больше величина К и мёньше потребная поверхность нагрева водонагревателя, и наоборот. При достаточном напоре в наружной сети скоростной нагре­ватель считается плохо подобранным, если К < 1700 Вт/м2-град. В этом случае следует взять более мелкий нагреватель, у которого будут большие скорости протекания нагреваемой и греющей воды, а следовательно, и большее значение К

Необходимую поверхность нагрева водонагревателей в м2 определяют по вычисленному часовому расходу тепла Qhrh , кВт, и коэффициенту теплопередачи К, Вт/м2-град.

(3.12)

 

где m - поправочный коэффициент, учитывающий наличие накипи на трубках подогревателя (m. = 0,6 - для стальных трубок, m = 0,75 -для латунных);

- расчетная разность температур теплоносителя и нагревав мой воды, °С.

(3.13)

 

Для скоростных водонагревателей Dt определяют по формуле

 

где , - большая и меньшая разности температур между теп­лоносителем и нагреваемой водой на концах водона­гревателя.

Чаще всего скоростные водонагреватели работают по противоточной схеме (холодная вода встречает остывший теплоноси­тель, а нагретая - горячий).

При этом

, (или ) (3.14)
, (или ) (3.15)

где - , -начальная и конечная температуры теплоносителя;

, - начальная и конечная температуры нагреваемой воды ( = 5°C, = 75°C).

Определив величину требуемой поверхности нагрева водона­гревателя, подбирают определенный номер и число секций нагре­вателя из таблицы технических данных (приложение 8).

(3.1)

где — требуемое число секций принятого водонагревателя(округляется до целого числа секций в большую сторону);

, - площадь поверхности нагрева одной секции.

Потери напора в скоростных секционных водонагревателях следует определять по формуле

(3.17)

где – безразмерный коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления водонагревателя за счёт зарастания и увеличения шероховатости его внутренних поверхностей в процессе эксплуатации, принимаемый равным 4 при одноразовой в течении года очистке водонагревателя;

- коэффициент гидравлического сопротивления одной секции скоростного водонагревателя, принимаемый равным 0,75 при длине секции 4 м и 0,4 при длине секции 2 м;

– скорость движения воды в трубках водонагревателя, м/с, соответствующая максимальному секундному расходу горячей воды qh,cir (определяется без учёта зарастания трубок);

– число секций водонагревателя.

При больших скоростях протекания и большом коэффициен­те теплопередачи потери напора в скоростном водонагревателе могут достигать 15 м вод. ст. и более. Иногда при критической ве­личине напора в наружной сети приходится только из-за водона­гревателя устанавливать повысительный насос, что экономически нецелесообразно. В таких случаях лучше принять вместо мелкого, состоящего из нескольких секций водонагревателя, более круп­ный, с малыми скоростями течения воды и вследствие этого с ма­лым значением К, но с сильно уменьшенным гидравлическим со­противлением.

При недостаточной величине напора (Нф, > Нгор) необходима установка повысительных насосов. Количество их следует преду­сматривать не менее двух, из которых один резервный.

Марку насоса подбирают по расчетному секундному расходу и недостающему напору

В настоящем проекте имеется в виду, что необходимый напор создаётся насосами в ЦТП. Их расчёт не предусмотрен.