Пример расчета пластинчатого водоподогревателя

Выбрать и рассчитать водоподогревательную установку пластинчатого теплообменника собранного из пластин 0,5Пр для системы горячего водоснабжения с использованием тех же исходных данных, что и в примере с расчетом кожухотрубного секционного водоподогревателя.

1. При расчете пластинчатого водоподогревателя оптимальная скорость принимается исходя из получения таких же потерь давления в установке по нагреваемой воде, как при применении кожухотрубного водоподогревателя - 100 -150 кПа, что соответствует скорости воды в каналах

W_ОПТ = 0,4 м/с.

2. Выбираем тип пластины 0.5Пр, по оптимальной скорости находим требуемое количество каналов по нагреваемой воде m_H_,

, (3.19)

где f_K — живое сечение одного межпластинчатого канала

(f_K= 0,00285 м²).

По оптимальной скорости нагреваемой воды (W_н= 0,4 м/с) определяем требуемое число каналов

Округляем расчетное количество каналов до целого числа (m_H принимаем равным 6).

3. Компоновку водоподогревателя принимаем симметричной, т. е.

m_ГР= m_H. Общее живое сечение каналов в пакете по ходу греющей и нагреваемой воды, м²

(3.20)

м²

4. Находим фактические скорости греющей, и нагреваемой, воды, м/с

. (3.21)

(3.22)

5. Расчет водоподогревателя І ступени

а) Коэффициент теплоотдачи a1,Вт/(м²×°С), от греющей воды к стенке пластины

, (3.23)

где А — коэффициент, зависящий от типа пластин принимается по приложению 9 учебного пособия (А = 0,492);

t_cp^гр = 43,5 (из примера 3.6.1)

б) Коэффициент тепловосприятия , Вт/(м² × °С), от стенки пластины к нагреваемой воде

, (3.24)

где t_ср^н= 20 (из примера 3.6.1)

Вт/(м²×°С).

в) Коэффициент теплопередачи К1, Вт/(м²×°С)

, (3.25)

где b - коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине, в зависимости от качества воды принимается равным 0,7 - 0,85.

Коэффициент теплопередачи, при j = 0,8, равен

Вт/(м²×°С)

г) При заданной величине расчетной производительности

= 0,82 10⁶ Вт и по полученным значениям коэффициента теплопередачи К и температурного напора Dt_СР = 23,4 (из примера 3.6.1) определяется необходимая поверхность нагрева первой ступени F¹

. (3.26)

Требуемая поверхность нагрева водоподогревателя І ступени равна

м²

д) Количество ходов в теплообменнике Х_Iопределяется по формуле

(3.27)

где f_ПЛ — поверхность нагрева одной пластины, м².

Количество ходов составит

шт.

Число ходов округляется до целой величины. Принимаем три хода.

е) Действительная поверхность нагрева всего водоподогревателя первой ступени, м², определяется по формуле

(3.28)

м²

ж) Потери давления DР, кПа, в водоподогревателях следует определять по формулам:

для нагреваемой воды

, (3.29)

для греющей воды

, (3.30)

где j - коэффициент, учитывающий накипеобразование, который для греющей сетевой воды равен единице, а для нагреваемой воды должен приниматься по опытным данным, при отсутствии таких данных можно принимать j = 1,5 - 2,0;

Б - коэффициент, зависящий от типа пластины, принимается по приложению 9 табл. 9.1 учебного пособия (Б = 3);

W_H.C - скорость при прохождении максимального секундного расхода нагреваемой воды () определяется по формуле (3.22) учебного пособия

Потери давления в первой ступени по нагреваемой воде при значениях j = 1,5 и Б = 3 составят

∆Р_н^I = 1,5 · 3 · (33 – 0,08 · 20) · 0,42^1,75· 3 = 93 кПа

Потери давления І ступени водоподогревателя по греющей воде при j = 1 и Б = 3 составят

∆Р_гр^I = 1 · 3 · (33 – 0,08 · 43,5) · 0,41^1,75· 3 = 55,8 кПа

6. Расчет водоподогревателя II ступени

В соответствии с методикой расчета двухступенчатой смешанной схемы включения водоподогревателей с ограничением расхода, согласно указаниям [2] во второй ступени водоподогревателя суммарные сечения каналов, значения скоростей греющей и нагреваемой воды будут аналогичны соответствующим значениям этих параметров из расчета водоподогревателя первой ступени.

а) коэффициент теплоотдачи a1 от греющей воды к стенке пластины (t_ср^гр= 68,5 из примера 3.6.1) определяется по формуле (3.23) учебного пособия

Вт/(м²×°С);

б) коэффициент тепловосприятия от пластины к нагреваемой воде

a2 (при t_ср^н= 47.5 из примера 3.6.1) определяется по формуле (3.24) учебного пособия

Вт/(м²×°С);

в) коэффициент теплопередачи К11, принимая b = 0.8 определяется по формуле (3.25) учебного пособия

Вт/(м²×°С);

г) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя II ступени

( из примера 3.6.1) определяется по формуле (3.26) учебного пособия

д) количество ходов (или пакетов при разделении на одноходовые теплообменники определяется по формуле (3.27) учебного пособия

шт;

принимаем 2 хода;

е) действительная поверхность нагрева водоподогревателя II ступени определяется по формуле (3.28) учебного пособия

м²

ж) потери давления II ступени водоподогревателя по греющей воде определяется по формуле (3.30) учебного пособия

з) потери давления второй ступени водоподогревателя по нагреваемой воде, принимая j = 1,5, при пропуске максимального секундного расхода воды на горячее водоснабжение, определяются по формуле (3.29) учебного пособия

=1,5 3 (33- 0,08 47,5) 0,42^1,75 2 = 57,6

Суммарные потери давления (напора) по нагреваемой воде при пропуске максимального секундного расхода на горячее водоснабжение составили

= (15,06 м)

В результате расчета в качестве водоподогревателя горячего водоснабжения принимаем два теплообменника (І и II ступени) с пластинами типа 0,5Пр, толщиной 0,8 мм, из стали 12Х18Н1ОТ (исполнение 01), на двухопорной раме (исполнение 2К), с уплотнительными прокладками из резины марки 359 (условное обозначение — 10). Поверхность нагрева І ступени —11.5 м², II ступени — 11.5 м². Схема компоновки І ступени: