Середні погодинні витрати води

q^ТЗ_{год. сер.}=q^ТЗ_доб./ Т, (ІІІ. 2)

де Т – період споживання (доба, зміна і т. ін.), год.

Максимальні погодинні витрати гарячої води, м³/год., визначаються за формулою

, (ІІІ. 3)

в якій К^ТЗ_год. – коефіцієнт погодинної нерівномірності споживання гарячої води, визначають за формулою

К^ТЗ_год. = q^ТЗ_{год. витр.} · N_спож../q^ТЗ_{год. сер.} (ІІІ. 4)

Добові Q_доб. і погодинні Q_год. витрати теплоти (тепловий потік), кBm, визначають на підставі відповідних витрат води:

Q_доб.= 1,16 · q^ТЗ_доб. (55 – t ^В1) + Q_{доб. в. т.} ; (ІІІ. 5)

Q_{год. max.}= 1,16 · q^ТЗ_{год. max.} (55 – t ^В1) + Q_{год. в. т} ; (ІІІ. 6)

Q_{год. сер.}= 1,16 · q^ТЗ_{год. сер.} (55 – t ^В1) + Q_{год. в. т.} (ІІІ. 7)

У цих формулах :

t ^В1 = +2 ºC – мінімальна температура нагріваємої (холодної) води в період опалювального сезону;

Q_{доб. в. т} і Q_{год. в. т} – відповідно добові та погодинні витрати тепла, для попередніх розрахунків їх можна визначати за формулами

Q_{доб. в. т.}= Q_доб. · К_{в. т} ;_. (ІІІ. 8)

Q_{год. в. т.}= Q_{год. сер.} · К_{в. т.} (ІІІ. 9)

як частки від загального теплоспоживання.

В формулах (ІІІ.8 ); (ІІІ.9 ):

К_{в. т.} - коефіцієнт, що враховує втрати теплоти трубопроводами в залежності від схеми системи тепловідбору, визначаєтьсяза додотком 10.

Коефіцієнт погодинної нерівномірності використання теплоти визначається таким чином

К_год.^в.т.=Q_год.max / Q_{год.сер.} (ІІІ. 10)

Практичне заняття № ііі – 4 Розрахунок водопідігрівачів та акумуляторів

Водогрійні котли підбирають по площі надігріву, м², за формулою

S_нагр.=1,15 Q/ (φ_в.т.· 3,6), (ІІІ. 11)

де: Q – кількість теплоти на нагрів води, кДж/год;

φ_{в.т. -} розрахункова теплова напруга площі поверхні нагріву котла, Вт/м².

Швидкісні водонагрівачі розраховують на найгірший режим роботи – при максимальних погодинних витратах тепла, визначених за формулою ( ІІІ.6 ), та мінімальній температурі води, що нагрівається ( холодної ) в період опалювального сезону ( t^ВІ = +2 ^о С ). Потім їх перевіряють при температурі води в тепловій мережі в літній період ( літній режим ). Витрати підігрівючої води ( теплоносія ), м^з/год, визначають за формулою:

, (ІІІ. 12)

в якій:

Q _{год. тах} – розрахункова кількість теплоти, кВт;

t ^ТІ_п – температура води в подаючій лінії теплової мережі в точці приєднання

водонагрівача ( приймається зимою 120 – 130 ⁰ С, літом 70 ⁰ С );

t ^Т2_з – температура в зворотній лінії теплової мережі (приймається зимою 70 ⁰С, літом 30 ⁰ С );

с – теплоємність води, 4,18 кДж/ (кг· град );

ρ – щільність води, 1000 кг/м ³.

Витрати нагріваємої води, м ³/ год.

, (ІІІ. 13)

де:

Q _{год. тах} – розрахункова кількість теплоти, визначається за формулою (ІІІ.6 ),

кВт;

t^ТЗ, t^ВІ - температура холодної і гарячої води, ⁰ С.

Розрахункова швидкість нагріваємої води в водонагрівачеві, м/с

V^ТЗ = q^ТЗ_год. /( S₂ · 3600 ), ( ІІІ.14 )

де S₂ - площа “живого” перерізу трубок водонагрівача, приймається за додатком ІІ, м².

Необхідна площа нагріву, м²

S_необх.= 1000 ( β · Q_{год.тах} / ( β₂ · α₁ ·∆t_р · 3,6 ), ( ІІІ. 15 )

де:

Q_{год.тах} - розрахункова кількість теплоти, кВт;

β – коефіцієнт запасу, β = 1,1;

β₂ – коефіцієнт, що враховує зниження теплопередачі з причини забруднення стінок, β₂ = 0,7;

α₁ - коефіцієнт теплопередачі площі нагріваємої поверхні, приймається за додатком 12, Вт/ ( м² · град );

∆t_р – розрахункова різниця температур теплоносія і нагріваємої води, ⁰С;

3,6 – переводний коефіцієнт із % в години.

Величина ∆t_р приймаєВться рівною середньологарифмічній різниці температур

, (ІІІ. 16)

де: ∆t_б, ∆t_м – більша і менша різниця температур на кінцях водонагрівача, ⁰С, приймається в залежності від схеми включення водонагрівача і співвідношення q^ТЗ і q^ТІ .

На практиці дозволяється значення ∆t_р визначати за номограмою (див. додаток 13). Найбільш ефективно нагрівач використовується при ∆t_р >10 ºС.

Для перевірки роботи водонагрівача в літньому режимі визначають площу нагріву S ^л_наг. за формулою (ІІІ. 15) при літніх (понижених) параметрах води, що подається тепловою мережую: t^Т1_n= 70 ºС, t^Т2_к= 30 ºС.

Порівнюючи S_наг. і S ^л_наг., по більшій із них підбирають водонагрівач з характеристиками (див. додаток 11) таким чином, щоб υ₁^Т1= 0,5 – 1,5 м/с.

Число секцій водонагрівача n_наг. знаходять так

n_наг.= S_наг./ S_с., (ІІІ. 17)

де S_с. – площа однієї секції, приймається за додатком 11, м².

Швидкісні водонагрівачі, що працюють по двоступінчатій схемі, розраховують за методикою, викладеною в спеціальній літературі.

Ємнісні водонагрівачі розраховують в першу чергу як акумулятори теплоти. Об’єм акумулятора теплоти рівний

V_ак.= ∆Q/ [(t^ТЗ_сер. – t^В1) · с · ρ), (ІІІ. 18)

де ∆Q – необхідний запас теплоти, кДж (ккал);

t^ТЗ_сер. – середня температура гарячої води (t^ТЗ_сер.= 55 ºС для закритих систем, t^ТЗ_сер.= 65 ºС для відкритих систем);

t^В1 – температура холодної води, ºС.

Запас теплоти в системі, необхідний для безперебійної подачі гарячої води, залежить від режимів споживання гарячої води і роботи водонагрівача. Величина ∆Q може бути визначена за графіками подачі і споживання гарячої води, аналогічними графікам подачі і споживання холодної води. При відсутності графіків об’єм акумулятора V_ак., м³, можна визначати по [2] або за формулою:

V_ак.= φТ · Q_{год. сер.} / 1,16 (55 – t^В1), (ІІІ. 19)

де:

Q_{год. сер.} – середнє погодинне споживання теплоти системою гарячого

водоспоживання з урахуванням тепловитрат, визначається за

формулою (ІІІ. 7);

Т – період споживання теплоти (доба, зміна, год.);

φ – величина регулюючого об’єма акумулятора, %Q_доб..

Для визначення φ за формулою (ІІІ. 10) обчислюють величину К^в.т._год. і величину розрахункової подачі тепла водонагрівачем Q¹_наг. в % Q_{год. сер.}

Q¹_наг.= 100 Q_наг. / Q_{год. сер}., (ІІІ. 20)

де:

Q_наг. – продуктивність водонагрівача, прийнятого в установці.

За величиною Q_наг. (визначеною або заданою) можна визначити необхідну поверхню теплообмінних трубок, м²

S_mp = 1,1 · Q_наг. / (α₁ · ∆tº), (ІІІ. 21)

де: α₁ – коефіцієнт теплопередачі, приймається за додатком 12;

∆tº - середньоарифметична різниця температур, рівна

∆tº = [ ( t_n – t_k ) – ( t^ТЗ – t^ВІ ) ] / 2. ( ІІІ.22 )

В формулі ( ІІІ.22 ):

t_n, t_k - початкова і кінцева температура теплоносія;

t^ТЗ, t^ВІ – температури гарячої і холодної води, що нагрівається в

водонагрівачі.

Потужність електронагрівачів для підігріва води, кВт,

N_{ел.нагр.} = Q_т / η_ел., ( ІІІ.23 )

де: Q_т - кількість теплоти на підігрів води, кВт;

η_ел. = 0,95 – 0,98 – коефіцієнт корисної дії електронагрівача.