Теплообменный аппарат является ключевым элементом теплового пункта -обеспечивает передачу тепла между двумя средами без смешения. Для эффективной работы системы отопления, горячего водоснабжения и других теплотехнических процессов важно правильно выполнить подбор теплообменного оборудования.
В этой статье мы рассмотрим некоторые особенности работы теплообменных аппаратов в системах горячего водоснабжения (далее ГВС). От того, на сколько точно расчетный технологический режим соответствует реальной работе оборудования, зависит корректность предоставляемых параметров.
Для подбора теплообменного аппарата в сфере ЖКХ, как правило, достаточно следующих исходных данных:
- среда теплоносителей по контурам (вода, пар, этиленгликолевые и пропилен-гликолевые смеси и т.д.);
- тепловая нагрузка или расход теплоносителя по контурам;
- температурный график внешнего контура теплоснабжения;
- температурный график системы теплопотребления;
- перепад давлений по контурам теплообменника;
- запас поверхности.
Не всегда предоставляемые параметры корректно учитывают технологические особенности работы схемы. Для примера разберем паспорт ГВС существующего объекта:
Данные параметры редко предоставляются специалистам по подбору теплообменников. Из всех вышеперечисленных указывается только максимальный часовой расчетный тепловой поток. Имея только этот параметр подбор теплообменного аппарата выглядит следующим образом:
Количество пластин типа SKBB-19 в количестве 44 шт, запас поверхности на загрязнение 21,2%, расход нагреваемой среды 7,23 м3/ч, эффективная площадь 9,24 м2.
В данном расчете принимается максимальный расчетный тепловой поток, включающий нагрузку на нагрев максимального часового расхода и потери тепла трубопроводами. Данный параметр не отражает фактических объемных составляющих нагреваемого теплоносителя.
Перенесем данные из паспорта ГВС на схему:
По схеме видно, что результирующий расход нагреваемого теплоносителя будет складываться из максимального часового расхода и циркуляционного расхода. Так как мы суммировали расход, необходимо определить результирующую температуру в точке смешения:
Тсм = (Gмч * Тхвс + Gц * Тц) / Gсм, где:
Gмч – максимальный часовой расход системы горячего водоснабжения, м3/ч;
Тхвс – температура холодной воды, ºС;
Gц – циркуляционный расход системы горячего водоснабжения*, м3/ч;
Тц – температура циркуляционной воды, ºС;
Gсм – суммарный расход в точке смешения, м3/ч, где Gсм= Gмч+ Gц=5,66+9,36=15,02 м3/ч;
Тсм – температура воды в точке смешения, ºС.
*Циркуляционный расход будет зависить от организации работы системы ГВС.
Подставляем наши данные и получаем:
Тсм = (5,66*5+9,36*55) / 15,02 = 36,16 ºС
Выполним поверочный расчет подобранного выше теплообменника, задав температуру нагреваемой среды на входе в теплообменник - 36,16 ºС и расход - 15,02 м3/ч.
В связи с высокой температурой входящего нагреваемого теплоносителя, температура на выходе греющего теплоносителя должна быть выше. Поэтому приходится отходить от первичного графика теплосети 70/30 и принять график 70/40:
Получаем завышенную температуру наружной сети и заниженную температуру к потребителю, тепловая нагрузка становится меньше при сохранении расхода греющего теплоносителя.
Выполним корректный подбор теплообменника с учетом объемной составляющей циркуляции:
Из подбора мы видим, что при расчете с учетом объемной составляющей циркуляции при одних и тех же исходных данных эффективная площадь нового теплообменника увеличилась с 9,24 м2 до 27,03 м2.
На основании вышеуказанного мы можем сделать следующий вывод:
Чем больше процентное отношение циркуляционного расхода на циркуляцию к максимальному часовому расходу, тем больше разница между фактическими параметрами теплоносителя и проектными параметрами.
В двухступенчатой системе ГВС влияние наличия циркуляционного расхода аналогично влиянию циркуляционного расхода в рассмотренном выше примере. Рекомендуем, при расходе циркуляции более 60% от максимального часового расхода производить подбор теплообменников с ее учетом. В расчетах необходимо рассматривать вторую ступень аналогично одноступенчатому теплообменнику системы ГВС.
Данными расчетами мы показали теоретическую физиологию теплообменного аппарата. Как эта работа будет реализована на объекте – остается вопрос открытым. А как считаете вы? Ждем Ваши комментарии и рассуждения на почту технического отдела по блочным тепловым пунктам и насосным станциям btpzakaz@sanext.ru.
