Проектування протитечійного теплообмінника для підігріву водопровідної води

Проектування протитечійного теплообмінника для підігріву водопровідної води

Контрольна робота

Гаряче водопостачання

Проектування протитечійного теплообмінника

для підігріву водопровідної води

Виконав

Малевич А.А.

I.Вихідні дані до роботи

Середньодобова потужність ГВП Q=136,416 кВт

Параметри води , що гріє: t^/₁=150⁰C, t^//₁=75⁰C

Температура холодної мережної води - 10 °С

Температура гарячої води - 55 °С

Гідродинамічний опір теплообмінника по нагрівальному контуру

Схема підключення ГВП

II. Розрахунок поверхневого протитечійного теплообмінника (труба в трубі) для підігріву водопровідної води скидною водою

Параметри скидної води на вході в теплообмінник:

Параметри водопровідної води на виході з теплообмінника:

. Визначити витрату скидної води

4.      Визначення витрат водопровідної води:

5.      Складаємо тепловий баланс:

6.      Визначаємо потужність теплообмінника попереднього нагріву:

7. Визначаємо потужність підігрівачів I та II ступеню:

теплообмінник протитечійний поверхневий

. Задаємося швидкістю скидної води: w_ск=1,5...2 (м/с)

; с=1000

9.      Знаходимо число Рейнольдса:

Re>10⁴ - турбулентний режим руху Pr=8,27

10.    Знаходимо число Нусельта:

Nu=C*Re_ск^0,8*Pr^0,43=0.021*55400^0,8*8,27^0,43=324,754;

.        Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі:

(Вт/м² * ⁰С)

 (Вт/м² * ⁰С) - коефіцієнт кінематичної в’язкості скидної води (t_cер.=25⁰С)

 (Вт/м² * ⁰С)

12.    Визначаємо коефіцієнт теплопередачі:

( Вт/м² * ⁰С)

13.    Визначаємо логарифмічний температурний напір:

⁰С

14.    Визначаємо довжину теплообмінника:

(м)

(м)

III. Розрахунок поверхневого пластинчатого теплообмінника I ступеня

46⁰С                   42⁰С

Для I-го ступеня

42⁰С                   29⁰С

1.      Теплова потужність підігрівача першого ступеня:

Q_I=35,88(кВт)

2.      Загальна витрата гарячої води на перший ступінь:

(кг/с)

m_1(I)=m_1(II)+m_тм=0,295+1,845=2,14 (кг/с)

V_1(I)=3,6*m_1(I)=3,6*2,14=7,704 (м³/год)

3.      Загальна витрата холодної води на першій ступені:

m_2(I)=m_в=0,81 (кг/с)

V_2(I)=3,6*m_2(I)=3,6*0,81=2,916 (м³/год)

Обираємо тип теплообмінника та розміри пластин. Попередньо приймаємо пластини типу РС 0,25.

Визначаємо середньологарифмічний температурний напір:

∆t_м=46-42=4⁰С

∆t_ср=(∆t_б-∆t_м)/(ln∆t_б/∆t_м)=13-4/(ln(13/4)=7,64⁰С

Для теплообмінника РС 0,25 берем К_Т=2000 (Вт*м^{2 0}С)

Визначаємо площу поверхні теплообміну в апараті:

(м²)

Число пластин в апараті:

n=(F/F₀)+2=(2,35/0,25)+2=11 (шт.)

Число каналів по яким рухається теплоносій:

N=n-1=11-1=10 (шт.)

Розрахунок по контуру гарячої води

Задаємо N₁=5 (шт.)

V_min,  додаток 3 [1]

<10 (м.вод.ст.)

Остаточно приймаємо N₁=m₁*X₁=4*1=4 (шт.)

Розрахунок по контуру холодної води

Задаємо N₂=5 (шт.)

<10 (м.вод.ст.)

Остаточно приймаємо N₂=m₂*X₂=2*2=4 (шт.)

Остаточно приймаємо число пластин в апараті:

n_p=N₁+N₂-1=4+4-1=7 (шт.)

Перераховуємо коефіцієнт теплопередачі:

F= n_p*0,25=7*0,25=1,75 (м²)

K_T=35,88*1000/(1,75*7,64)=2684 (Вт*м^{2 0}С)

Отже маємо такий теплообмінник:

РС 0,25-2-1К

ТУ 26-01-655-87

Маса теплообмінника 475 т, розміри такі:

L=40, L₁=140, L₂=270, L₃=395

Компоновка пластин теплообмінника:

С_х=4/(2+2)

IV. Розрахунок підігрівача 2-го ступеня

.        Теплова потужність підігрівача другого ступеня: Q_II=35,88(кВт)

2.      Загальна витрата гарячої води на перший ступінь:

(кг/с)

V_1(II)=3,6*m_1(II)=3,6*0,295=1,06 (м³/год)

3.      Загальну витрату холодної води на другій ступені:

m_2(II)=m_в=0,81 (кг/с)

V_2(II)=3,6*m_2(II)=3,6*0,81=2,916 (м³/год)

Обираємо тип теплообмінника та розміри пластин. Попередньо приймаємо пластини типу РС 0,25.

Визначаємо середньологарифмічний температурний напір:

∆t_б=75-55=20⁰С

∆t_м=46-42=4⁰С

∆t_ср=(∆t_б-∆t_м)/(ln∆t_б/∆t_м)=20-4/(ln(20/4)=9,94⁰С

Для теплообмінника РС 0,25 берем К_Т=2000 (Вт*м^{2 0}С)

Визначаємо площу поверхні теплообміну в апараті:

(м²)

Число пластин в апараті:

n=(F/F₀)+2=(1,8/0,25)+2=9 (шт.)

Число каналів, по яким рухається теплоносій:

N=n-1=9-1=8 (шт.)

Розрахунок по контуру гарячої води

Задаємо N₁=4 (шт.)

V_min,  додаток 3 [1]

<10 (м.вод.ст.)

Остаточно приймаємо N₁=m₁*X₁=1*4=4 (шт.)

Розрахунок по контуру холодної води

Задаємо N₂=4 (шт.)

<10 (м.вод.ст.)

Остаточно приймаємо N₂=m₂*X₂=2*2=4 (шт.)

Остаточно приймаємо число пластин в апараті:

n_p=N₁+N₂-1=4+4-1=7 (шт.)

Перераховуємо коефіцієнт теплопередачі:

K_T=35,88*1000/(2,25*7,64)=2684 (Вт*м^{2 0}С)

Отже маємо такий теплообмінник:

РС 0,25-2-1К

ТУ 26-01-655-87

Маса теплообмінника 475 т, розміри такі:

L=40, L₁=140, L₂=270, L₃=395

Компоновка пластин теплообмінника:

С_х=4/(2+2)

V. Розрахунок добового бака-акумулятора для системи ГВП

Розрахунок добового бака-акумулятора для системи ГВП

Таблиця розрахунку інтегрального графіка

Найбільша різниця потужностей по графіку Q =884,4 (кВт)

Визначаємо об’єм бак -акумулятора:

V = 3,6Q/rc(t_H - t_в) = 3,6 ·884,4/4,2(55 - 10) =169 (м³)

Список використаної літератури

1.  Малкін Є.С. Методичні вказівки до виконання курсового проекту «Енергоефективні будівлі і споруди» Київ-2007р.

2.      Пластинчатые теплообменные апараты: Справочный каталог.-Х.: Прапор,1993г.