Расчет теплового потока на отопление: Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение
Расчет тепловых потоков на отопление
Отопление предназначено для поддержания температуры внутри отапливаемых помещений на уровне, соответствующем комфортным условиям. Комфортные условия определяются не только температурой, но и относительной влажностью, скоростью движения воздуха и зависят от целевого назначения здания.
Для
жилых зданий расчетная температура
внутри отапливаемых помещений принимается 
при наружной температуре воздуха для
проектирования отопления
.
Для поддержания температуры воздуха внутри отапливаемых помещений на расчетном уровне необходимо обеспечить равновесие между тепловыми потерями и притоком теплоты, складывающимся из притока через отопительную систему и теплоты от внутренних источников. Для жилых и общественных зданий последние относительно малы и приминаются равными нулю.
Максимальный тепловой поток в здание через отопительную систему для жилых и общественных зданий, не имеющих внутренних источников теплоты, определяется по формуле:
,
Вт (2.1.1)
где 
– удельная отопительная характеристика,
Вт/(м3*°С),
определяется из Приложения Б [2];
– объем
здания по наружному обмеру, м3 ,
определяется из Таблицы 2.1.1;
– расчетная
температура наружного воздуха для
проектирования отопления, 
согласно [1] для г.Нижнего Новгорода;
– поправочный
коэффициент, учитывающий отличие
температуры наружного воздуха от 
,
принимаем α
= 1
[2].
Результаты расчетов сведены в Таблицу 2.1.2.
Таблица 2.1.2 – Расчет теплопотребления на отопление
№№ зданий по плану | Наименование зданий | Количество зданий | Наружный объем зданий, Vн, м3 | Расчетная температура воздуха в здании, tв, 0С | Удельная отопительная характеристика здания, q0, Вт/(м3·0С) | Тепловой поток на отопление, Qо max, Вт | ||
для одного здания | для N зданий | |||||||
1 | школа на 900 учащихся | 1 | 25 920 | 16 | 0,39 | 475 114 | 475 114 | |
4 | детский сад | 1 | 4 608 | 20 | 0,44 | 103 404 | 103 404 | |
11, 12 | магазин | 2 | 1 728 | 15 | 0,36 | 28 616 | 57 231 | |
2, 3, 5 | семиэтажный восьмиподъездный жилой дом | 3 | 30 240 | 20 | 0,3 | 462 672 | 1 388 016 | |
6, 7, 8 | пятиэтажный шестиподъездный жилой дом | 3 | 16 200 | 20 | 0,38 | 313 956 | 941 868 | |
9, 10 | пятиэтажный четырехподъездный жилой дом | 2 | 11 880 | 20 | 0,42 | 254 470 | 508 939 | |
ΣQо max, МВт | 3,47 | |||||||
Расчет тепловых потоков на вентиляцию
Вентиляция предназначена для поддержания внутри помещений определенного состава воздуха, который регламентируется санитарными нормами. В процессе принудительной вентиляции из вентилируемого объема удаляется воздух с температурой, равной внутренней температуре помещения, а вместо него поступает воздух, забираемый снаружи и подогреваемый затем в калориферах вентиляции до такой же температуры.
Тепловой
поток на вентиляцию определяется по
расчетной температуре наружного воздуха
на вентиляцию
,
значение которой обычно выше расчетной
температуры наружного воздуха для
проектирования отопления, и определяется
как средняя температура наиболее
холодного периода,
составляющего 15% от продолжительности
отопительного сезона, обычно месяц.
Максимальный тепловой поток на вентиляцию общественных зданий определяется по формуле:
(2.2.1)
где 
– удельная вентиляционная характеристика,
Вт/(м3·°С),
определяется из Приложения Б [2];
– расчетная
температура воздуха в помещении для
жилых и общественных зданий, определяется
из Приложения Б [2];
– расчетная
температура наружного воздуха для
проектирования вентиляции, 
согласно [1] для г.Нижнего Новгорода.
Результаты расчетов сведены в Таблицу 2.2.3.
Таблица 2.2.3 – Расчет теплопотребления на вентиляцию
№№ зданий по плану | Наименование зданий | Количество зданий | Наружный объем зданий, Vн, м3 | Расчетная температура воздуха в здании, tв, 0С | Удельная вентиляционная тепловая характеристика здания, qv, Вт/(м3·0С) | Тепловой максимальный поток на вентиляцию, Qv max, Вт | ||||||||
для одного здания | для N зданий | |||||||||||||
| 1 | школа на 900 учащихся | 1 | 25920 | 16 | 0,08 | 68429 | 68429 | |||||||
4 | детский сад | 1 | 4608 | 20 | 0,13 | 22164 | 22164 | |||||||
11, 12 | магазин | 2 | 1728 | 15 | 0,32 | 17695 | 35389 | |||||||
ΣQv max, МВт | 0,13 | |||||||||||||
Тепловой расчёт системы отопления большинству представляется легким и не требующим особого внимания занятием. Огромное количество людей считают, что те же радиаторы нужно выбирать исходя из только площади помещения: 100 Вт на 1 м.кв. Всё просто. Но это и есть самое большое заблуждение. Нельзя ограничиваться такой формулой. Значение имеет толщина стен, их высота, материал и многое другое. Конечно, нужно выделить час-другой, чтобы получить нужные цифры, но это по силам каждому желающему.
Исходные данные для проектирования системы отопления
Чтобы произвести расчет расхода тепла на отопление, нужен, во-первых, проект дома.
План дома позволяет получить практически все исходные данные, которые нужны для определения теплопотерь и нагрузки на отопительную систему
Он должен содержать внутренние и наружные размеры каждого помещения, окон, наружных дверных проёмов. Внутренние двери остаются без внимания, поскольку на тепловые потери они не оказывают никакого влияния.
Во-вторых, понадобятся данные о расположении дома по отношению к сторонам света и районе строительства – климатические условия в каждом регионе свои, и то, что подходит для Сочи, не может быть применено к Анадырю.
В-третьих, собираем информацию о составе и высоте наружных стен и материалах, из которых изготовлены пол (от помещения до земли) и потолок (от комнат и наружу).
После сбора всех данных можно приступать к работе. Расчет тепла на отопление можно выполнить по формулам за один-два часа. Можно, конечно, воспользоваться специальной программой от компании Valtec.
Для расчёта теплопотерь отапливаемых помещений, нагрузки на систему отопления и теплоотдачи от отопительных приборов в программу достаточно внести только исходные данные. Огромное количество функций делают её незаменимым помощником и прораба, и частного застройщика
Она значительно всё упрощает и позволяет получить все данные по тепловым потерям и гидравлическому расчету системы отопления.
Формулы для расчётов и справочные данные
Расчет тепловой нагрузки на отопление предполагает определение тепловых потерь(Тп) и мощности котла (Мк). Последняя рассчитывается по формуле:
Мк=1,2* Тп, где:
- Мк – тепловая производительность системы отопления, кВт;
- Тп – тепловые потери дома;
- 1,2 – коэффициент запаса (составляет 20%).
Двадцатипроцентный коэффициент запаса позволяет учесть возможное падение давления в газопроводе в холодное время года и непредвиденные потери тепла (например, разбитое окно, некачественная теплоизоляция входных дверей или небывалые морозы). Он позволяет застраховаться от ряда неприятностей, а также даёт возможность широкого регулирования режима температур.
Как видно из этой формулы мощность котла напрямую зависит от теплопотерь. Они распределяются по дому не равномерно: на наружные стены приходится порядка 40% от общей величины, на окна – 20%, пол отдаёт 10%, крыша 10%. Оставшиеся 20% улетучиваются через двери, вентиляцию.
Плохо утеплённые стены и пол, холодные чердак, обычное остекление на окнах — всё это приводит к большим потерям тепла, а, следовательно, к увеличению нагрузки на систему отопления. При строительстве дома важно уделить внимание всем элементам, ведь даже непродуманная вентиляция в доме будет выпускать тепло на улицу
Материалы, из которых построен дом, оказывают самое непосредственное влияние на количество потерянного тепла. Поэтому при расчётах нужно проанализировать, из чего состоят и стены, и пол, и всё остальное.
В расчётах, чтобы учесть влияние каждого из этих факторов, используются соответствующие коэффициенты:
- К1 – тип окон;
- К2 – изоляция стен;
- К3 – соотношение площади пола и окон;
- К4 – минимальная температура на улице;
- К5 – количество наружных стен дома;
- К6 – этажность;
- К7 – высота помещения.
Для окон коэффициент потерь тепла составляет:
- обычное остекление – 1,27;
- двухкамерный стеклопакет – 1;
- трёхкамерный стеклопакет – 0,85.
Естественно, последний вариант сохранит тепло в доме намного лучше, чем два предыдущие.
Правильно выполненная изоляция стен является залогом не только долгой жизни дома, но и комфортной температуры в комнатах. В зависимости от материала меняется и величина коэффициента:
- бетонные панели, блоки – 1,25-1,5;
- брёвна, брус – 1,25;
- кирпич (1,5 кирпича) – 1,5;
- кирпич (2,5 кирпича) – 1,1;
- пенобетон с повышенной теплоизоляцией – 1.
Чем больше площадь окон относительно пола, тем больше тепла теряет дом:
| Соотношение площади окон к площади пола | Значение коэффициента |
|---|---|
| 10% | 0,8 |
| 10-19% | 0,9 |
| 20% | 1,0 |
| 21-29% | 1,1 |
| 30% | 1,2 |
| 31-39% | 1,3 |
| 40% | 1,4 |
| 50% | 1,5 |
Температура за окном тоже вносит свои коррективы. При низких показателях теплопотери возрастают:
- До -10С – 0,7;
- -10С – 0,8;
- -15C — 0,90;
- -20C — 1,00;
- -25C — 1,10;
- -30C — 1,20;
- -35C — 1,30.
Теплопотери находятся в зависимости и от того, сколько внешних стен у дома:
- четыре стены – 1,33;%
- три стены – 1,22;
- две стены – 1,2;
- одна стена – 1.
Хорошо, если к нему пристроен гараж, баня или что-то ещё. А вот если его со всех сторон обдувают ветра, то придётся покупать котёл помощнее.
Количество этажей или тип помещения, которые находится над комнатой определяют коэффициент К6 следующим образом: если над дом имеет два и более этажей, то для расчётов берём значение 0,82, а вот если чердак, то для теплого – 0,91 и 1 для холодного.
Что касается высоты стен, то значения будут такими:
- 4,5 м – 1,2;
- 4,0 м – 1,15;
- 3,5 м – 1,1;
- 3,0 м – 1,05;
- 2,5 м – 1.
Помимо перечисленных коэффициентов также учитываются площадь помещения (Пл) и удельная величина теплопотерь (УДтп).
Итоговая формула для расчёта коэффициента тепловых потерь:
Тп = УДтп * Пл * К1 * К2 * К3 * К4 * К5 * К6 * К7.
Коэффициент УДтп равен 100 Ватт/м2.
Разбор расчетов на конкретном примере
Дом, для которого будем определять нагрузку на систему отопления, имеет двойные стеклопакеты (К1 =1), пенобетонные стены с повышенной теплоизоляцией (К2= 1), три из которых выходят наружу (К5=1,22). Площадь окон составляет 23% от площади пола (К3=1,1), на улице около 15С мороза (К4=0,9). Чердак дома холодный (К6=1), высота помещений 3 метра (К7=1,05). Общая площадь составляет 135м2.
Исходные данные известны, значит дальше всё как в школе: подставляет в формулу цифры и получаем ответ:
Пт = 135*100*1*1*1,1*0,9*1,22*1*1,05=17120,565 (Ватт) или Пт=17,1206 кВт
Теперь можно рассчитать мощность отопительной системы:
Мк=1,2*17,1206=20,54472 (кВт).
Расчёт нагрузки и теплопотерь можно выполнить самостоятельно и достаточно быстро. Нужно всего потратить пару часов на приведение в порядок исходных данных, а потом просто подставить значения в формулы. Цифры, которые вы в результате получите помогут определиться с выбором котла и радиаторов.
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!Cover_print_c корешком
%PDF-1.7 % 69 0 obj > stream Adobe Illustrator CC 2017 (Windows) 2020-01-13T13:37:35+03:00 2020-01-13T13:37:34+04:00 2020-01-13T13:37:35+03:00 application/pdf
Максимальные тепловые потоки на отопление Qomax, вентиляциюQvmaxи горячее водоснабжениеQhmaxжилых, общественных и производственных зданий следует принимать при проектировании тепловых сетей по соответствующим проектам. Тепловые потоки при отсутствии проектов отопления, вентиляции и горячего водоснабжения определяются:
для предприятий — по укрупненным ведомственным нормам, утвержденным в установленном порядке, либо по проектам аналогичных предприятий;
для жилых районов городов и других населенных пунктов — по формулам:
а) максимальный тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зданий
, (2.1)
б) максимальный тепловой поток, Вт, на вентиляцию общественных зданий
, (2.2)
в) средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий
(2.3)
или
(2.4)
г) максимальный тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий
(2.5)
где 
— коэффициент, учитывающий тепловой
поток на отопление общественных зданий;
при отсутствии данных
следует принимать равным 0.25
— коэффициент,
учитывающий тепловой поток на вентиляцию
общественных зданий; при отсутствии
данных 
следует принимать равным: для общественных
зданий, построенных до 1985 г.- 0.4, после
1985 г. — 0.6.
Среднечасовой
тепловой поток на отопление за отопительный
период 
,
Вт, следует определять по формуле
(2.6)
Среднечасовой
тепловой поток на вентиляцию за
отопительный период 
,
Вт, следует определять по формуле
(2.7)
Среднечасовой
тепловой поток на горячее водоснабжение 
,
Вт, жилого района в неотопительный
период определяют по формуле
(2.8)
Тепловые потоки на отопление и вентиляцию зданий при известных наружных строительных объемах, Vзд., м3, и удельных отопительныхqот,
Вт/м³Ки вентиляционныхqвент.,Вт/м³К, характеристиках могут быть определены по формулам:
а(2.9)
(2.10)
где а— поправочный коэффициент к величинеqот, принимаемый по приложению4учебного пособия.
Среднечасовые Qhmи максимальные Qhmaxтепловые потоки на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий следует определять по нормам расхода горячей воды в соответствии с требованиями [3. стр.4] по формулам:
Qhm
(2.11)
Qhmax
(2.12)
Буквенные обозначения расчетных величин используемые в этом и последующих разделах приведены в приложении 1 учебного пособия. Значения расчетных величин q0, q h,q от,q вент.,tiприведены в приложениях 2,3,4 учебного пособия.
2.3 Графики теплового потребления
Графики теплового потребления часовые, годовые по продолжительности тепловой нагрузки, годовые по месяцам необходимы для решения ряда вопросов централизованного теплоснабжения: определения расходов топлива, выбора оборудования источников теплоты, выбора режима загрузки и графика ремонта этого оборудования, выбора параметров теплоносителя, а так же для технико-экономических расчетов при проектировании и эксплуатации системы теплоснабжения. На рис. 3.2 представлены часовые графики расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха. Для построения часовых графиков расходов теплоты на отопление и вентиляцию достаточно использовать два значения тепловых потоков: максимальные QomaxиQvmax и определенные при температуре наружного воздуха начала ( конца ) отопительного периодаtнк. При определении тепловых потоков на отопление и вентиляцию для любых температур наружного воздухаtниспользуют следующие зависимости:
(2.13)
(2.14)
Среднечасовой тепловой поток на горячее водоснабжение жилого района в неотопительный период определяют по формуле (2.15).
(2.15)
Суммируя ординаты часовых графиков по отдельным видам теплопотребления, строят суммарный часовой график расходов теплоты Q, который используют также для построения годового графика по продолжительности тепловой нагрузки. Для построения этого графика необходимо иметь данные по продолжительности стояния температур наружного воздуха, принимаемые для конкретного города по [9] и просуммированные с нарастающим итогом. Пример построения годового графика по продолжительности тепловой нагрузки приведен на стр. 50учебного пособия. Для построения годового графика по месяцам, (см. рис. 3.3), используя среднемесячные температуры наружного воздуха из [1], определяют по формулам (2.13) и (2.14) тепловые потоки на отопление и вентиляцию для каждого месяца отопительного периода. Суммарный тепловой поток для каждого месяца отопительного периода определяется как сумма тепловых потоков на отопление, вентиляцию и среднечасового теплового потока для данного периода на горячее водоснабжение,Qhm.
Например, для
января суммарный тепловой поток 
равен:
Для неотопительного
периода при 
суммарный тепловой поток будет равен
среднечасовому тепловому потоку на
горячее водоснабжение в данный период,Q shm.
Этажность жилой застройки | Характеристика зданий | расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления t o,oC | ||||||||||
-5 | -10 | -15 | -20 | -25 | -30 | -35 | -40 | -45 | -50 | -55 | ||
Для постройки до 1985 г. | ||||||||||||
1 — 2 | Без учета внедрения энергосберегающих мероприятий | 148 | 154 | 160 | 205 | 213 | 230 | 234 | 237 | 242 | 255 | 271 |
3 — 4 | 95 | 102 | 109 | 117 | 126 | 134 | 144 | 150 | 160 | 169 | 179 | |
5 и более | 65 | 70 | 77 | 79 | 86 | 88 | 98 | 102 | 109 | 115 | 122 | |
1 — 2 | С учетом внедрения энергосберегающих мероприятий | 147 | 153 | 160 | 194 | 201 | 218 | 222 | 225 | 230 | 242 | 257 |
3 — 4 | 90 | 97 | 103 | 111 | 119 | 128 | 137 | 140 | 152 | 160 | 171 | |
5 и более | 65 | 69 | 73 | 75 | 82 | 88 | 92 | 96 | 103 | 109 | 116 | |
Для постройки после 1985 г. | ||||||||||||
1 — 2 | По новым типовым проектам | 145 | 152 | 159 | 166 | 173 | 177 | 180 | 187 | 194 | 200 | 208 |
3 — 4 | 74 | 80 | 86 | 91 | 97 | 101 | 103 | 109 | 116 | 123 | 130 | |
5 и более | 65 | 67 | 70 | 73 | 81 | 87 | 87 | 95 | 100 | 102 | 108 | |
Примечание:
Энергосберегающие мероприятия обеспечиваются проведением работ по утеплению зданий при капитальных и текущих ремонтах, направленных на снижение тепловых потерь.
Укрупненные показатели зданий по новым типовым проектам приведены с учетом внедрения прогрессивных архитектурно-планировочных решений и применения строительных конструкций с улучшенными теплофизическими свойствами, обеспечивающими снижение тепловых потерь.
Приложение 3. Укрупненные показатели среднего теплового потока на горячее водоснабжение q h.
Средняя за отопительный период норма расхода воды при температуре 55 оС на горячее водоснабжение в сутки на 1 чел., проживающего в здании с горячим водоснабжением, л | на одного человека, Вт, проживающего в здании | ||
с горячим водоснабжением | с горячим водоснабжением с учетом потребления в общественных зданиях | без горячего водоснабжения с учетом потребления в общественных зданиях | |
85 | 247 | 320 | 73 |
90 | 259 | 332 | 73 |
105 | 305 | 376 | 73 |
115 | 334 | 407 | 73 |
Приложение 4. Удельные тепловые характеристики жилых и общественных зданий.
Наименование зданий | Объем зданий, V,тыс. м3 | Удельные тепловые характеристики, Вт/м3С | Расчетная усреднен. внутр. темп, t i,С | |
для
отопления | для
вентиляции | |||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
жилые кирпичные здания | до 5 | 0.44 | 18 — 20 | |
до 10 | 0.38 | |||
до 15 | 0.34 | |||
до 20 | 0.32 | |||
до 30 | 0.32 | |||
жилые 5-ти этажные крупно-блочные здания, жилые 9-ти этажные крупно-панельные здания | до 6 | 0.49 | ||
до 12 | 0.43 | |||
до 16 | 0.42 | |||
до 25 | 0.43 | |||
до 40 | 0.42 | |||
Продолжение таблицы 1 приложения 4
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
административные здания | до 5 | 0.50 | 0.10 | 18 |
до 10 | 0.44 | 0.09 | ||
до 15 | 0.41 | 0.08 | ||
Более 15 | 0.37 | 0.21 | ||
клубы, дома культуры | до 5 | 0.43 | 0.29 | 16 |
до 10 | 0.38 | 0.27 | ||
Более 10 | 0.35 | 0.23 | ||
кинотеатры | до 5 | 0.42 | 0.50 | 14 |
до 10 | 0.37 | 0.45 | ||
более 10 | 0.35 | 0.44 | ||
театры, цирки, концертные и зрелищно-спортивные залы | до 10 | 0.34 | 0.47 | 15 |
до 15 | 0.31 | 0.46 | ||
до 20 | 0.25 | 0.44 | ||
до 30 | 0.23 | 0.42 | ||
Универмаги, магазины промтоварные | до 5 | 0.44 | 0.50 | 15 |
до 10 | 0.38 | 0.40 | ||
Более 10 | 0.36 | 0.32 | ||
магазины продовольственные | до 1500 | 0.60 | 0.70 | 12 |
до 8000 | 0.45 | 0.50 | ||
детские сады и ясли | до 5 | 0.44 | 0.13 | 20 |
Более 5 | 0.39 | 0.12 | ||
школы и высшие учебные заведения | до 5 | 0.45 | 0.10 | 16 |
до 10 | 0.41 | 0.09 | ||
Более 10 | 0.38 | 0.08 | ||
больницы и диспансеры | до 5 | 0.46 | 0.34 | 20 |
до10 | 0.42 | 0.32 | ||
до 15 | 0.37 | 0.30 | ||
Более 15 | 0.35 | 0.29 | ||
бани, душевые павильоны | до 5 | 0.32 | 1.16 | 25 |
до 10 | 0.36 | 1.10 | ||
Более 10 | 0.27 | 1.04 | ||
прачечные | до 5 | 0.44 | 0.93 | 15 |
до 10 | 0.38 | 0.90 | ||
Более 10 | 0.36 | 0.87 | ||
предприятия общественного питания, столовые, фабрики-кухни | до 5 | 0.41 | 0.81 | 16 |
до 10 | 0.38 | 0.75 | ||
Более 10 | 0.35 | 0.70 | ||
комбинаты бытового обслуживания, дома быта | до 0.5 | 0.70 | 0.80 | 18 |
До 7 | 0.50 | 0.55 |
Таблица 2 прил.4.
Поправочный коэффициент к величине
Расчетная
температура наружного воздуха | | Расчетная температура наружного воздуха t o | |
0 | 2.02 | -30 | 1.00 |
-5 | 1.67 | -35 | 0.95 |
-10 | 1.45 | -40 | 0.90 |
-15 | 1.29 | -45 | 0.85 |
-20 | 1.17 | -50 | 0.82 |
-25 | 1.08 | -55 | 0.80 |
,СПринимаем к установке в помещениях в качестве отопительных приборов радиаторы чугунные типа МС-140-108. Радиаторы устанавливают под окнами на открытой стене и присоединяют к стоякам, как показано на плане квартиры. В заданной квартире каждого уровня требуется установка четырех радиаторов. Подачу теплоносителя в приборы можно обеспечить по двум П-образным однотрубным стоякам (Ст.3 и Ст.4). Bыполним расчет приборов, присоединенных к одному из стояков, например, приборов обслуживающих кухни (помещения № 105, 205, 305 и 405) и жилые комнаты (помещения № 106, 206, 306, 406), подключенные к стояку 3. Поскольку гидравлический расчет системы не производится, задаемся диаметрами теплопроводов: принимаем диаметры стояка и подводок 20 мм. Схема стояка показана на рисунке. У каждого прибора проставляем тепловую нагрузку, в верхней части указываем тепловую нагрузку стояка Qп = 2660 Вт. К подающей ветви стояка подключаем приборы с большей тепловой нагрузкой. Стрелками на схеме показано направление движение теплоносителя.
Расчет выполняем по методике, описанной в п. 2.4. методических указаний, и представляем в форме таблицы.
Рассмотрим расчет на примере помещения № 106. Тепловая нагрузка каждого прибора принимается равной теплопотерям помещения, в котором устанавливается прибор. Для прибора, обслуживающего помещение №106, нагрузка Qп = 560 Вт. Температура теплоносителя на входе в первый по ходу движения воды прибор tвх1=tr=105°С. Температура воды на выходе из первого прибора определяется по формуле (21)
Эта же температура будет температурой на входе в следующий прибор, т.е. tвх2= 97,63°С.
Последовательно определяя температуру воды на входе и выходе каждого прибора, получаем температуру на выходе из последнего прибора
что соответствует заданному перепаду температур теплоносителя, следовательно, промежуточные значения температур вычислены верно.
Температурный напор для прибора, устанавливаемого в помещении № 106, определяем по формуле (19):
Расход теплоносителя вычисляем по формуле (20)
Если требуется расход теплоносителя получить в кг/ч, то полученное значение необходимо умножить на 3600, т.е. 0,019×3600=68,4 кг/ч.
Для определения расчетной плотности теплового потока прибора по формуле (18) необходимо выписать основные технические данные (по прил.6): номинальная плотность теплового потока qном = 758 Вт/м2; при движении воды снизу-вверх и расходе Gпр = 0,019 кг/с; n = 0,25; p=0,04 и Cпр= 0,97.
при движении сверху вниз: n = 0,3; p=0 и Cпр= 1.
Коэффициент β1=1,04 (по табл.9), β2=1,02.
Находим по прил.7 теплоотдачу открыто проложенных трубопроводов: при
tвх– tр = 105 – 20 = 85 °С для труб диаметром 20 мм qв = 96 Вт/м, qг = 119 Вт/м.
Рис. 2.
Расчет отопительных приборов
| Помещения | Тепловая мощность Qn,Вт | Температура воздуха tр, °С | Температура теплоносителя на входе tвх, °С | Температура теплоносителя на выходе tвых, °С | Температурный напор ∆tср, °С | Расход теплоносителя ,кг/с | Расчетная плотность теплового потока qпр, Вт/м2 | Коэффициенты | Теплоотдача труб Qтр, Вт | Теплоотдача прибора Qпр, Вт | Расчетная площадь прибора F, м2 | Коэф-фици- енты | Число секций | ||||
| β1 | β2 | β3 | β4 | Расчетное Np | Установочное Nуст | ||||||||||||
| ЛК | 97,63 95,00 92,37 84,74 79,48 77,38 75,28 | 97,63 95,00 92,37 84,74 79,48 77,38 75,28 | 81,3 76,3 73,7 68,6 63,1 59,4 57,3 53,6 71,5 | 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019 0,02 | 829,72 766,44 733,57 670,3 662,47 612,7 584,71 536,26 707,93 | 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 | 1,02 1,02 1,02 1,02 1,02 1,02 1,02 1,02 1,02 | 279,8 238,1 206,1 59,7 177,7 169,4 160,8 225,6 | 308,2 -25 -14,3 394,5 346,3 0,1 7,5 255,3 | 0,37 0,59 0,52 0,01 0,48 3,64 | 1,52 2,41 2,14 0,05 1,95 14,92 |
Длина горизонтальных труб равна суммарной длине подводок к прибору: lг = 2×0,35 = 0,7 м; длина вертикальных труб диаметром 20 мм определяется как высота этажа за вычетом толщины перекрытия и расстояния между пробками радиатора: lв20 = 2,8 — 0,25 — 0,5 = 2,05 м.
Теплоотдачу открыто проложенных трубопроводов вычисляем по формуле (22):
Qтр = 96×2,05+119×0,7 = 279,8 Вт
Определяем теплоотдачу прибора по формуле (17):
Qпр = 560 — 0,9×279,8 = 308,2 Вт.
Вычисляем расчетную площадь поверхности прибора по формуле (16):
Принимая β4 = 1, по формуле (23) вычисляем расчетное число секций (площадь поверхности нагрева одной секции f1 = 0,244 м2):
Поскольку Np <15, коэффициент β3= 1.
Принимаем к установке Nуст = 2 секции.
Аналогично выполняем расчет всех приборов стояка, результаты заносим в таблицу. Найденные значения количества секций проставляем на аксонометрической схеме стояка внутри обозначений соответствующих приборов.
Проектирование тепловых сетей
Определение расчетных расходов теплоносителя в тепловой сети
Расчетный расход сетевой воды на отопление и вентиляцию для определения диаметров труб водяных тепловых сетей при качественном регулировании отпуска теплоты рассчитывается по формулам:
(4.1.1)
(4.1.2)
где 
– расчетные температуры сетевой воды
в подающем и обратном трубопроводах
при tо , °С;
– расчетные
температуры сетевой воды в подающем и
обратном трубопроводах при tнв , °С;
– максимальные
тепловые потоки на отопление и вентиляцию
при tо и
tнв , кВт;
– удельная
теплоемкость воды, с = 4,187 кДж/(кг*°С).
Расчётные расходы сетевой воды на горячее водоснабжение зависят от схемы присоединения водоподогревателей. В закрытой системе теплоснабжения присоединение водоподогревателей горячего водоснабжения, установленных в местных тепловых пунктах, принимают в зависимости от соотношения максимальных тепловых нагрузок на горячее водоснабжение и отопление:
Таблица 4.1.1 – Выбор схемы присоединения водоподогревателей ГВС
№№ зданий по плану | Наименование зданий | Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение, Qh max, Вт | Тепловой поток на отопление для N зданий, Qо max, Вт | Qh max/Qо max | Критерий выбора схемы присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения | Выбранная схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения |
1 | школа на 900 учащихся | 282 623 | 475 114 | 0,59 | 0,2÷1,0 | двухступенчатая |
4 | детский сад | 83 740 | 103 404 | 0,81 | 0,2÷1,0 | двухступенчатая |
11, 12 | магазин | здание не снабжается горячей водой | ||||
2, 3, 5 | семиэтажный восьмиподъездный жилой дом | 1 875 776 | 1 388 016 | 1,35 | >1,0 | одноступенчатая параллельная |
6, 7, 8 | пятиэтажный шестиподъездный жилой дом | 1 004 880 | 941 868 | 1,07 | >1,0 | одноступенчатая параллельная |
9, 10 | пятиэтажный четырехподъездный жилой дом | 446 613 | 508 939 | 0,88 | 0,2÷1,0 | двухступенчатая |
Средние расходы воды при параллельной и двухступенчатой схемах подключения водоподогревателей определяют по формулам 4.1.3 и 4.1.4 соответственно:
(4.1.3)
(4.1.4)
где 
– температура воды в подающем трубопроводе
в точке излома графика;
– температура
воды в обратном трубопроводе;
– температура
воды после параллельно включенного
подогревателя в точке излома графика,
°С, принимаем для расчетов 
;
– температура
водопроводной воды после первой ступени
подогрева при двухступенчатых схемах
присоединения водоподогревателей, °С;
– температура водопроводной воды в отопительных период, °С, принимаю для расчетов +5 °С.
Суммарный расчетный расход сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях определяется как сумма расходов по отдельным видам теплопотребления:
(4.1.5)
где 
– коэффициент запаса, учитывающий долю
среднего расхода на горячее водоснабжение,
принимаем при отсутствии баков-аккумуляторов
для системы с суммарным тепловым потоком
менее 100 МВт
.
Результаты расчета приведены в таблице 4.1.2
Таблица 4.1.2 – Определение расчетных расходов теплоты
№№ зданий по плану | Наименование зданий | Тепловые потоки, МВт | Расчетные расходы теплоносителя, т/ч | Суммарный расчетный расход сетевой воды, т/ч | ||||||||||||
Qо max | Qv max | Qhm | Gо max | Gv max | Ghm | |||||||||||
1 | школа на 900 учащихся | 0,48 | 0,07 | 0,12 | 5,106 | 1,05 | 1,27 | 7,672 | ||||||||
4 | детский сад на 200 детей | 0,10 | 0,02 | 0,03 | 1,111 | 0,33 | 0,38 | 1,890 | ||||||||
11, 12 | магазин | 0,06 | 0,04 | 0,00 | 0,615 | 0,55 | 0,00 | 1,162 | ||||||||
2, 3, 5 | семиэтажный восьмиподъездный жилой дом | 1,39 | 0,00 | 0,78 | 14,918 | 0,00 | 16,80 | 35,078 | ||||||||
6, 7, 8 | пятиэтажный шестиподъездный жилой дом | 0,94 | 0,00 | 0,42 | 10,123 | 0,00 | 9,00 | 20,923 | ||||||||
9, 10 | пятиэтажный четырехподъездный жилой дом | 0,51 | 0,00 | 0,19 | 5,470 | 0,00 | 2,00 | 7,870 | ||||||||
ΣQ, МВт | 5,14 | ΣG, т/ч | 68,71 | |||||||||||||
Gd, т/ч | 74,59 | |||||||||||||||
Уравнения охлаждения и обогрева
Ощущаемое тепло
Ощутимое тепло в процессе нагрева или охлаждения воздуха (мощность обогрева или охлаждения) можно рассчитать в единицах системы СИ как
ч с = c p ρ q dt (1)
, где
ч с = ощутимая теплота (кВт)
c p = удельная теплоемкость воздуха (1.006 кДж / кг o C)
ρ = плотность воздуха (1,202 кг / м 3 )
q = объемный расход воздуха (м 3 / с)
dt = разность температур ( o C)
или в имперских единицах как
h с = 1.08 q dt (1b)
, где
h с с = ощутимое тепло (БТЕ / ч)
q = объемный расход воздуха (куб. Фут, куб. Фут в минуту)
dt = перепад температур ( o F)
Пример — Нагревательный воздух, ощутимое тепло
Метрические единицы
Поток воздуха 1 м 3 / с нагревается с 0 до 20 o C .Используя (1) , ощутимое тепло, добавляемое в воздух, можно рассчитать как
ч с = (1,006 кДж / кг o C) (1,202 кг / м 3 ) ( 1 м 3 / с ) ((20 o C) — (0 o C))
= 24,2 (кВт)
Имперские единицы
Воздух Поток 1 куб. м. нагревается с 32 до 52 o F .Используя (1b) , ощутимое тепло, добавляемое в воздух, можно рассчитать как
ч с = 1,08 (1 куб. Фут) ((52 o F) — (32 o F))
= 21,6 (БТЕ / ч)
Диаграмма чувствительной тепловой нагрузки и необходимого объема воздуха
Диаграмма ощутимой тепловой нагрузки и необходимого объема воздуха для поддержания постоянной температуры при различных разностях температур между подпиточным воздухом и комнатным воздухом:
Скрытая теплота
Скрытая теплота, обусловленная влажностью воздуха, может быть рассчитана в единицах СИ: где
ч л = скрытая теплота (кВт)
ρ = плотность воздуха (1.202 кг / м 3 )
q = объемный расход воздуха (м 3 / с)
ч we = скрытая теплота испарения воды ( 2454 кДж / кг — в воздухе в атмосфере давление и 20 o C)
dw кг = разница соотношений влажности (кг воды / кг сухого воздуха)
Скрытая теплота испарения для воды может быть рассчитана как
ч мы = 2494 — 2,2 т (2а)
где
t = температура испарения ( o C)
или для имперских единиц:
ч л = 0.68 qw гр. (2b)
или
h л = 4840 qw фунт (2c)
где 000000 = скрытая теплоемкость (БТЕ / час)
q = объемный расход воздуха (куб. Фут, куб. Фут в минуту)
dw гр = разница в соотношении влажности (зерна вода / фунт сухого воздуха)
dw фунт = разница отношения влажности (фунт вода / фунт сухого воздуха)
Пример — охлаждающий воздух, скрытое тепло
Метрические единицы
Поток воздуха 1 м 3 / с охлаждается с 30 до 10 o C .Относительная влажность воздуха составляет 70%, в начале и 100%, в конце процесса охлаждения.
Из диаграммы Молье мы оцениваем содержание воды в горячем воздухе в 0,0187 кг воды / кг сухого воздуха, и содержание воды в холодном воздухе в 0,0075 кг воды / кг сухого воздуха .
Используя (2) , скрытое тепло, отводимое из воздуха, можно рассчитать как
ч л = (1.202 кг / м 3 ) ( 2454 кДж / кг ) ( 1 м 3 / с ) (( 0,0187 кг воды / кг сухого воздуха ) — ( 0,0075 кг воды / кг сухой воздух ))
= 34,3 (кВт)
Imperial Units
Воздушный поток 1 куб. м. охлаждается с 52 до 32 o F . Относительная влажность воздуха составляет 70%, в начале и 100%, в конце процесса охлаждения.
Из психрометрической диаграммы мы оцениваем содержание воды в горячем воздухе в 45 зерен воды / фунт сухого воздуха , и содержание воды в холодном воздухе в 27 зерен воды / фунт сухого воздуха ,
Используя (2b) , скрытое тепло, отводимое из воздуха, можно рассчитать как
ч л = 0,68 (1 куб. ( 27 зерен воды / фунт сухого воздуха ))
= 12.2 (БТЕ / ч)
Таблица скрытой тепловой нагрузки и необходимого объема воздуха
Скрытая тепловая нагрузка — увлажнение и осушение — и требуемый объем воздуха для поддержания постоянной температуры при различных разностях температур между входящим воздухом и комнатным воздухом указаны в диаграмма ниже:
Общее тепло — скрытое и ощутимое тепло
Общее тепло, обусловленное как температурой, так и влажностью, может быть выражено в единицах СИ как:
ч т = ρ q dh (3)
, где
ч т = общее количество тепла (кВт)
q = объемный расход воздуха (м 3 / с)
ρ = плотность воздуха (1.202 кг / м 3 )
dh = разность энтальпий (кДж / кг)
Или — в имперских единицах:
ч т = 4,5 кв.ч (3b)
где
ч т = общее количество тепла (БТЕ / час)
q = объемный расход воздуха (куб. фут / мин, куб. фут в минуту)
д.ч. = разность энтальпий / фунт сухого воздуха)
Общее количество тепла также можно выразить как:
ч т = ч с + ч л
= 1.08 q dt + 0,68 q dw гр (4)
Пример — воздух охлаждения или нагрева, общее тепло
Метрические единицы
Поток воздуха 1 м 3 / с охлаждается от 30 до 10 o C . Относительная влажность воздуха составляет 70%, в начале и 100%, в конце процесса охлаждения.
Из диаграммы Молье мы оцениваем энтальпию воды в горячем воздухе как 77 кДж / кг сухого воздуха, и энтальпию в холодном воздухе как 28 кДж / кг сухого воздуха .
Используя (3) , общее ощутимое и скрытое тепло, отводимое из воздуха, можно рассчитать как
ч т = (1,202 кг / м 3 ) ( 1 м 3 / с ) (( 77 кДж / кг сухого воздуха ) — (28 кДж / кг сухого воздуха ))
= 58,9 (кВт)
Имперские единицы
Воздушный поток 1 куб. фут. охлаждается с 52 до 32 o F .Относительная влажность воздуха составляет 70%, в начале и 100%, в конце процесса охлаждения.
Из психрометрической диаграммы мы оцениваем энтальпию воды в горячем воздухе как 19 БТЕ / фунт сухого воздуха , и энтальпию в холодном воздухе как 13,5 БТЕ / фунт сухого воздуха .
Используя (3b) , общее явное и скрытое тепло, отводимое из воздуха, можно рассчитать как
ч т = 4.5 (1 куб.м.) (( 19 БТЕ / фунт сухого воздуха ) — ( 13,5 БТЕ / фунт сухого воздуха ))
= 24,8 (БТЕ / час)
SHR — Коэффициент ощутимого тепла
Коэффициент ощутимого тепла может быть выражен как
SHR = ч с / ч т (6)
где
= 0004 Коэффициент полезного тепла
ч с = ощутимое тепло
ч т = общее тепло (ощутимое и скрытое)
Расходы систем отопления
Объемный расход в системе отопления можно выразить как
q = h / (c p ρ dt) (1)
, где
q = объемный расход (м 3 / с )
ч = расход теплового потока (кДж / с, кВт)
с с с = удельная теплоемкость (кДж / кг o C )
ρ = плотность (кг / м 3 )
dt = разность температур ( o C)
Это общее уравнение может быть изменено для фактических единиц измерения (СИ или имперских) и используемых жидкостей.
Объемный расход воды в имперских единицах
Для воды с температурой 60 o F Расход можно выразить как
q = h (7,48 галлонов / фут 3 ) / ((1 БТЕ / фунт м o F) (62,34 фунт / фут 3 ) (60 мин / ч) dt)
= ч / (500 дт) (2)
где
q = расход воды (галлон / мин)
ч = расход теплового потока (БТЕ / ч)
ρ = плотность ( фунт / фут 3 )
dt = разность температур ( o F)
Для более точных объемных расходов следует использовать свойства горячей воды.
Массовый расход воды в имперских единицах
Массовый расход воды можно выразить как:
м = ч / ((1,2 БТЕ / фунт. o F) dt)
= ч / (1,2 дт) (3)
, где
м = массовый расход (фунт м / ч)
Объемный расход воды в единицах СИ
Объемная вода Поток в системе отопления может быть выражен в единицах СИ как
q = h / ((4.2 кДж / кг o C) (1000 кг / м 3 ) dt)
= ч / (4200 дт) (4)
, где
q = вода расход (м 3 / с)
ч = расход теплового потока (кВт или кДж / с)
дт = перепад температур ( o C)
Для более точные объемные скорости потока свойства горячей воды должны быть использованы.
Массовый расход воды в единицах СИ
Массовый расход воды можно выразить как:
м = ч / ((4,2 кДж / кг o C) dt)
= ч / (4,2 дт) (5)
, где
м = массовый расход (кг / с)
Пример — расход в системе отопления
A оборотная вода Отопительные системы поставляет 230 кВт с перепадом температур 20 o C .
Объемный расход можно рассчитать следующим образом:
q = (230 кВт) / ((4,2 кДж / кг o C) (1000 кг / м 3 ) (20 o C) )
= 2.7 10 -3 м 3 / с
Массовый поток можно выразить как:
м = (230 кВт) / ((4.2 кДж / кг o C) (20 o C))
= 2.7 кг / с
Пример — Нагрев воды с помощью электричества
10 литров воды нагревают с 10 o C до 100 o C за 30 минут . Тепловой поток можно рассчитать как
ч = (4,2 кДж / кг o C) (1000 кг / м 3 ) (10 литров) (1/1000 м 3 / литр) ( (100 o C) — (10 o C)) / ((30 мин) (60 с / мин))
= 2.1 кДж / с (кВт)
Электрический ток 24 В пост. Тока , необходимый для отопления, можно рассчитать как
I = (2,1 кВт) (1000 Вт / кВт) / (24 В)
= 87,5 Ампер
.Теплообменники расчет и выбор
Задача 1
Поток горячего продукта, выходящий из реактора, должен быть охлажден от начальной температуры t 1 н = 95 ° C до конечной температуры t 1 к = 50 ° C; для этого он направляется в холодильник, куда подается вода с начальной температурой t 2 н = 20 ° C. Пожалуйста, рассчитайте ∆t ср для условий прямого потока и противотока в холодильнике.
Решение: 1) Поскольку конечная температура охлаждающей воды t 2 к для прямого потока теплоносителя не может превышать значение конечной температуры горячей теплоносителя (t 1 к = 50 ° C), поэтому предположим, что t 2 к = 40 ° C.
Давайте посчитаем средние температуры на входе и выходе холодильника:
∆t н ср = 95 — 20 = 75;
∆t к ср = 50 — 40 = 10
∆t ср. = 75 — 10 / ln (75/10) = 32.3 ° C
2) Для условий противотока предположим, что конечная температура воды такая же, как и для прямого потока теплоносителя, т. Е. 2 к = 40 ° C.
∆t н ср = 95 — 40 = 55;
∆t к ср = 50 — 20 = 30
∆t ср = 55-30 / ln (55/30) = 41,3 ° C
Задача 2
Используя условия задачи 1, определите требуемую поверхность теплообмена (F) и расход охлаждающей воды (G).Поток горячего продукта G = 15000 кг / час и его теплоемкость C = 3430 Дж / кг · град (0,8 ккал · кг · град). Параметры охлаждающей воды: теплоемкость с = 4080 Дж / кг · град (1 ккал · кг · град), коэффициент теплопередачи k = 290 Вт / м 2 · град (250 ккал / м 2 * град ).
Решение: Используя уравнение теплового баланса, мы получим выражение для определения теплового потока при нагревании холодной теплоносителя:
Q = Q гт = Q хт
Откуда: Q = Q гт = GC (т 1 н — т 1 к ) = (15000/3600) · 3430 · (95-50) = 643125 W
Предполагая, что t 2 к = 40 ° C, мы найдем скорость потока холодной теплоносителя:
G = Q / c (т 2 к — т 2 н ) = 643125/4080 (40 — 20) = 7.9 кг / с = 28 500 кг / ч
Требуемая поверхность теплообмена
В случае прямого потока:
F = Q / k · ∆t ср. = 643125/290 · 32,3 = 69 м 2
В случае встречного потока:
F = Q / k · ∆t ср. = 643125/290 · 41,3 = 54 м 2
Задача 3
На заводе газ транспортируется по стальному трубопроводу с наружным диаметром d 2 = 1500 мм, толщиной стенки δ 2 = 15 мм, теплопроводностью λ 2 = 55 Вт / м · град.С внутренней стороны трубопровод облицован огнеупорным кирпичом, толщина которого δ 1 = 85 мм, теплопроводность λ 1 = 0,91 Вт / м · град. Коэффициент теплопередачи от газа к стене составляет α 1 = 12,7 Вт / м 2 · град; от наружной поверхности стены до воздуха составляет α 2 = 17,3 Вт / м 2 · град. Пожалуйста, найдите коэффициент теплопередачи от газа к воздуху.
Решение: 1) Определим внутренний диаметр трубопровода:
d 1 = d 2 — 2 · (δ 2 + δ 1 ) = 1500-2 (15 + 85) = 1300 мм = 1.3 м
Средний диаметр подкладки:
d 1 ср. = 1300 + 85 = 1385 мм = 1,385 м
Средний диаметр стенки трубопровода:
d 2 ср. = 1500 — 15 = 1485 мм = 1,485 м
Рассчитаем коэффициент теплопередачи по формуле:
k = [(1 / α 1 ) · (1 / d 1 ) + (δ 1 / λ 1 ) · (1 / d 1 ср ) + (δ 2 / λ 2 ) · (1 / д 2 ср. ) + (1 / α 2 )] -1 = [(1/12.7) · (1 / 1,3) + (0,085 / 0,91) · (1 / 1,385) + (0,015 / 55) · (1 / 1,485) + (1/17,3)] -1 = 5,4 Вт / м 2 · град
Задача 4
Однопроходной кожухотрубный теплообменник нагревает метанол с водой от начальной температуры от 20 до 45 ° C. Поток воды охлаждается от 100 до 45 ° С. Трубный пучок теплообменника содержит 111 трубок, диаметр одной трубки составляет 25х2,5 мм. Скорость потока метанола через трубки составляет 0,8 м / с (мас.). Коэффициент теплопередачи составляет 400 Вт / м 2 · град.Пожалуйста, определите общую длину трубного пучка.
Решение:
Давайте определим среднюю разницу температур теплоносителя как среднее логарифмическое значение.
∆t н ср = 95 — 45 = 50;
∆t к ср = 45 — 20 = 25
∆t ср = 50 + 25/2 = 37,5 ° C
Затем, давайте определим среднюю температуру теплоносителя, протекающего через боковое пространство трубки.
∆t ср = 45 + 20/2 = 32.5 ° C
Давайте определим массовый расход метанола.
G сп = n · 0,785 · д вн 2 · ш сп · ρ сп = 111 · 0,785 · 0,02 2 · 0,8 · = 21,8
ρ сп = 785 кг / м 3 — плотность метанола при 32,5 ° С, значение взято из справочной литературы.
Тогда давайте определим тепловой поток.
Q = G сп с сп (т к сп — т н сп ) = 21.8 · 2520 (45 — 20) = 1,337 · 10 6 W
с сп = 2520 кг / м 3 — теплоемкость метанола при 32,5 ° С, значение взято справочной литературой.
Давайте определим необходимую поверхность теплообмена.
F = Q / K∆t ср. = 1,337 · 10 6 / (400 · 37,5) = 91,7 м 3
Давайте вычислим общую длину пучка труб по среднему диаметру труб.
L = F / nπd ср. = 91.7/111 · 3,14 · 0,0225 = 11,7 м.
В соответствии с рекомендациями, общая длина пучка труб должна быть разделена на несколько секций предлагаемого стандартного размера с требуемым запасом поверхности теплообмена, которая должна быть предоставлена.
Задача 5
Пластинчатый теплообменник используется для нагрева потока 10% раствора NaOH от 40 до 75 ° C. Расход гидроксида натрия составляет 19000 кг / час. Конденсат водяного пара с расходом 16000 кг / час и начальной температурой 95 ° C используется в качестве теплоносителя.Предположим, что коэффициент теплопередачи составляет 1400 Вт / м 2 · град. Пожалуйста, рассчитайте основные параметры пластинчатого теплообменника.
Решение: Найдем количество передаваемого тепла.
Q = G р с р (т к р — т н р ) = 19000/3600 · 3860 (75 — 40) = 713 028 W
Из уравнения теплового баланса, давайте определим конечную температуру конденсата.
т к х = (Q · 3600 / G к с к ) — 95 = (713028 · 3600) / (16000 · 4190) — 95 = 56.7 ° C
с р , к — теплоемкость раствора и конденсата, значения приведены в справочных материалах.
. Определим средние температуры теплоносителя.
∆t н ср = 95 — 75 = 20;
∆t к ср = 56,7 — 40 = 16,7
∆t ср = 20 + 16,7 / 2 = 18,4 ° C
Давайте определим поперечное сечение каналов; для расчета примем массовую скорость конденсата Wk = 1500 кг / м 2 · сек.
S = G / W = 16000/3600 · 1500 = 0,003 м 2
Предполагая ширину канала b = 6 мм, мы найдем ширину спирали.
B = S / b = 0,003 / 0,006 = 0,5 м
На основании рекомендаций предположим, что ширина спирали соответствует ближайшему большему табличному значению B = 0,58 м.
Давайте уточним сечение канала
S = B · b = 0,58 · 0,006 = 0,0035 м 2
и массовая скорость потоков
W р = G р / S = 19000/3600 · 0.0035 = 1508 кг / м 3 · сек
W к = G к / S = 16000/3600 · 0,0035 = 1270 кг / м 3 · сек
Поверхность теплопередачи спирального теплообменника определяется следующим образом.
F = Q / K∆t ср. = 713028 / (1400 · 18,4) = 27,7 м 2
Давайте определим рабочую длину спирали
L = F / 2B = 27,7 / (2 · 0,58) = 23,8 м
Далее, давайте определим шаг спирали, задав толщину листа δ = 5 мм.
т = b + δ = 6 + 5 = 11 мм
o Для расчета числа витков каждой спирали начальный диаметр спирали должен приниматься, исходя из рекомендаций, как d = 200 мм.
N = (√ (2L / πt) + x 2 ) — x = (√ (2 · 23,8 / 3,14 · 0,011) +8,6 2 ) — 8,6 = 29,5
, где х = 0,5 (д / т — 1) = 0,5 (200/11 — 1) = 8,6
Необходимый диаметр спирали определяется следующим образом.
D = d + 2Nt + δ = 200 + 2 · 29,5 · 11 + 5 = 860 мм.
Задача 6
Определите гидравлическое сопротивление теплоносителя, созданного в четырехходовом пластинчатом теплообменнике с длиной канала 0,9 м и эквивалентным диаметром 7,5 × 10 -3 , когда бутиловый спирт охлаждают водой. Свойства бутилового спирта следующие: скорость потока G = 2,5 кг / с, скорость W = 0,240 м / с и плотность ρ = 776 кг / м 3 (критерий Рейнольдса Re = 1573> 50). Свойства охлаждающей воды следующие: скорость потока G = 5 кг / с, скорость W = 0.175 м / с и плотность ρ = 995 кг / м 3 (критерий Рейнольдса Re = 3101> 50).
Решение: Определим коэффициент местного гидравлического сопротивления.
ζ бс = 15 / Re 0,25 = 15/1573 0,25 = 2,38
ζ в = 15 / Re 0,25 = 15/3101 0,25 = 2,01
Уточним скорость спирта и воды в фитингах (при условии, что d шт = 0,3 м)
W шт = G бс / ρ бс 0.785d шт. 2 = 2,5 / 776 · 0,785 · 0,3 2 = 0,05 м / с меньше 2 м / с, поэтому его можно игнорировать.
W шт = G в / ρ в 0,785d шт 2 = 5/995 · 0,785 · 0,3 2 = 0,07 м / с меньше 2 м / с, поэтому может быть проигнорированным
Давайте определим гидравлическое сопротивление для бутилового спирта и охлаждающей воды.
∆Р бс = хζ · (л / д) · (ρ бс w 2 /2) = (4 · 2.38 · 0,9 / 0,0075) · (776 · 0,240 2 /2) = 25532 Па
∆Р в = хζ · (л / д) · (ρ в в 2 /2) = (4 · 2,01 · 0,9 / 0,0075) · (995 · 0,175 2 /2) = 14699 Па.
,Страница не найдена | MIT
Перейти к содержанию ↓- образование
- Исследовательская работа
- новаторство
- Прием + помощь
- Студенческая жизнь
- Новости
- Alumni
- О MIT
- Больше ↓
- Прием + помощь
- Студенческая жизнь
- Новости
- Alumni
- О MIT
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Посмотреть больше результатов
Предложения или отзывы?
,