Указание к решению задачи 3

ЗАДАЧА 3

Группа однотипных n-этажных жилых зданий снабжается водой из центрального теплового пункта, присоединённого тру­бопроводом ввода к уличной водопроводной сети. Холодная вода из уличной сети по вводу поступает в центральный тепло­вой узел, в котором установлен скоростной водонагреватель. Часть холодной воды проходит через водонагреватель и поступает в горячую систему водоснабжения зданий, другая часть поступает в систему холодного водоснабжения

В каждой квартире установлено четыре водоразборных при­бора (умывальник, мойка, ванна с душевой сеткой и унитаз со смывным бачком).

Определить расчётные расходы воды для теплового пункта (на нужды холодного и горячего водоснабжения), подобрать водомер, устанавливаемый на вводе в тепловой пункт, вычислить средний и максимальный часовые расходы горячей воды группой зданий; произвести необходимый расчёт и выбрать марку водонагревателя. Нормативные секундный и часовой расходы воды водоразбор­ным устройством принять:

для варианта 6:

общий (холодной и горячей) = 0,2 л/с; = 100 л/ч;

горячей = 0,14 л/с; = 60 л/ч;

для остальных вариантов = 0,3 л/с; = 300 л/ч;

= 0,2 л/с; = 200 л/ч.

Исходные данные	Номер варианта
Число однотипных зданий,
Число этажей,
*Число квартир на этаже,
*Средняя заселённость квартир,	3,0	2,5	2,7	3,2	3,5	2,2	2,8	4,0	4,1	3,0
Норма расхода воды в сутки наибольшего водопотребления: общая , л горячей , л
Норма расхода воды в час наибольшего водопотребления: общая , л горячей , л	15,6	15,6	15,6	14,3 9,2	14,3 9,2	12,5 7,9	15,6	15,6	15,6	20,0 10,9
*Начальные и конечные температуры теплоносителя, °C

Максимальное суточное потребление воды (м³/сут) тепловым узлом на нужды холодного и горячего водоснабжения зданий оп­ределяются по формуле (7), в которой число водопотребителей

(17)

где – количество однотипных здании.

Средний часовой расход воды , м³/ч, за сутки максималь­ного водопотребления определяется по формуле (8), максималь­ный часовой расход – по формуле (9).

По вычисленным значениям расчётных расходов воды, руковод­ствуясь прил. 4, следует подобрать марку водомера и по формуле (11) вычислить потери напора в нём, предварительно определив общий максимальный секундный расход воды группой зданий

(18)

где – коэффициент, определяемый по прил. 1 в зависимости от значения произведения .

Величину определяют по формуле (5).

Средний часовой расход горячей воды, м³/ч, определяют по формуле

(19)

где – норма расхода горячей воды, л, потребителем в сутки наи­большего водопотребления;

– количество потребителей горячей воды;

– количество часов в сутках ( = 24 ч).

Максимальный часовой расход горячей воды, м³/ч,

(20)

где – нормативный расход горячей воды, л/ч, водоразбор­ным устройством;

– коэффициент, определяемый по прил. 1 в зависимости от значения произведения (– общее число санитарно-технических приборов, обслуживаемых системой горячего водоснабжения, – вероятность их исполь­зования).

(21)

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

– нормативный расход горячей воды, л/с, санитарно-техническим прибором.

где – нормативный расход горячей воды, л, потребителем в час наибольшего водопотребления;

– количество водоразборных приборов, обслуживающих систему горячего водоснабжения;

(22)

где – количество водоразборных приборов в одной квартире, использующих горячую воду.

Перед выбором марки водонагревателя, необходимо определить расчётный расход тепла для приготовления горячей воды в течение часа максимального потребления кВт:

(23)

где – температура холодной воды, °С, в сети водопровода (при­нять равной 5°С);

– потери тепла подающими и циркуляционными трубо­проводами системы горячего водоснабжения, кВт.

Потери тепла можно учесть приближенно по формуле

(24)

где – среднечасовой расход тепла, кВт, на нужды горячего водоснабжения;

– коэффициент, учитывающий потери тепла трубопровода­ми (принять =0,35).

(25)

Согласно условию задачи приготовление горячей воды про­изводится в скоростном водонагревателе, установленном в цен­тральном тепловом пункте.

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 илистальных 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, а, следовательно, очень компактны и занимают небольшую площадь.

Расчет целесообразно вести в следующем порядке.

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

(26)

Пользуясь прил. 6, подобрать водонагреватель по ближай­шему к вычисленному значению площади сечения трубок, пос­ле чего для выбранной марки водонагревателя вычислить ско­рости движения нагреваемой и греющей воды, м/с,

(27)

(28)

где – площадь сечения межтрубного пространства, по которому течёт греющая вода, м²;

– начальная и конечная температуры теплоносителя;

– теплоёмкость воды (=4,19 кДж/кг∙град);

– плотность воды (=1000 кг/м³).

По вычисленным значениям и , пользуясь прил. 7, найти величину коэффициента теплопередачи нагревательной поверх­ности в Вт/м² ∙град. Как видно из прил. 7 величина коэффици­ента теплопередачи меняется в зависимости от скоростей дви­жения нагреваемой воды и теплоносителя в широких пределах. Чем больше скорости протекания, тем больше величина и мень­ше потребная поверхность нагрева водонагревателя и наоборот. При достаточном напоре в наружной сети скоростной нагрева­тель считается плохо подобранным, если < 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.

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

(29)

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

– расчётная разность температур теплоносителя и нагре­ваемой воды, °С.

Для скоростных водонагревателей определяют по формуле

(30)

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

где – начальная и конечная температура теплоносителя;

–начальная и конечная температура нагреваемой воды (=5°C, =75°C).

Вычислив величину требуемой поверхности нагрева водонагре­вателя, определяют требуемое число секций нагревателя :

(31)

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

– площадь поверхности нагрева одной секции (берут по прил. 6).